中創新航已經完成400Wh/kg固液混合電池技術的階段開發,安全已均通過國標測試。
在下一代電池技術開發進程中,固態電池被認為是重要發展方向,而作為必經之路,固液混合電池是每個入局者必須面臨的考驗。行業預計,2025-2030年將是半固態電池取得大發展的黃金時期。圍繞于此,頭部動力電池企業已經開始重點發力。
近期舉行的2022高工鋰電材料大會上,中創新航電池研發部負責人單旭意博士作題為“400Wh/kg固液混合電池及材料創新”演講,詳述了中創新航400Wh/kg固液混合電池開發進展與技術研發遵循思路。
單旭意介紹,中創新航已經完成400Wh/kg固液混合電池技術的階段開發,安全已均通過國標測試。
400Wh/kg固液混合電池研發進展
固液混合電解質技術
單旭意介紹,400Wh/kg電池技術,首當其沖的一定是電池的本征安全。通過DSC解耦,可明確電池熱失控各階段的核心產熱路徑。通過高安全液態電解液協同固態電解質在特定位置的針對性補強,從而實現400Wh/kg電池本征安全。
中創新航通過核心溶劑以及添加劑的底層創新,開發出了兼顧高安全和高性能的電解液配方。該電解液的引入,實現了Ni9電芯T2溫度與中創新航已量產高電壓5系電芯相當,同時其綜合電性能也優于常規電解液配方。通過固液混合,在現有電解液的基礎上,進一步結合固態電解質高效應用,可以很大程度去實現400Wh/kg高能安全產品。
除了本征安全,400Wh/kg電池壽命問題,中創新航同樣給出了清晰的解決方向。
失效定位
單旭意博士指出,循環失效主體在于高鎳正極淺表層更高的脫鋰態造成的界面及結構失效,而存儲失效主體來自于硅碳負極應力變化造成新界面的持續生成。聚焦上述核心失效原因,中創新航已階段性開發出定向摻雜的高鎳單晶正極材料,以及具備體相緩沖結構的納米硅碳負極材料,電性能及安全性均遠優于行業水平。
材料開發與展望
基于上述材料技術創新,中創新航也在同步進行高能電池的開發[C1]。通過相關材料技術的引入,350Wh/kg電池性能當前無論是長期壽命還是安全性都已經做到了非常好的程度,其中循環壽命可以做到接近1100圈水平,熱箱穩定性達到177℃,遠高于行業高鎳電池水平。
同時,400Wh/kg電池技術的階段開發也已完成。當前壽命可以做到450-500圈,安全均通過國標測試。當前,中創新航正在攻堅突破400Wh/kg關鍵材料技術,400Wh/kg電池技術正在向產業化逐步邁進。
單旭意博士強調,在全球化競爭背景下,鋰電材料廠家更應該聚焦在高能材料的精細化設計及量產控制能力提升上,最大程度的激發和利用材料儲鋰潛能提升材料產品競爭力。
高能電池材料創新遵循“兩大平衡”
未來幾年,動力電池將進入TWh時代,巨大的市場需求無疑將對環境和資源負荷提出新的挑戰。材料作為能量源是新能源產業的基礎,唯有持續創新才能不斷突破。
針對電池材料創新,中創新航主要遵循兩大平衡:一是能量與資源極致平衡,二是能量與安全極致平衡。具體來講,中創新航電池及材料創新圍繞四個方面開展:高壓化、無鈷化、高錳化、固態化。
高電壓三元電池技術是中創新航在高能量和資源極致平衡理念下非常重要的創新,中創新航是行業首家量產5系高電壓產品實現600公里續航的廠家,通過不斷努力和突破,中創新航當前6系高電壓方型產品已經實現280Wh/kg的高能量密度。
中創新航也在同步開發更高電壓以及更高鎳材料及電池技術,高電壓方型產品能量密度可以進一步做到320Wh/kg,覆蓋絕大多數高性能應用場景。
針對更高鎳產品應用,單旭意認為起點應該是350Wh/kg,以最大程度發揮高鎳的能量優勢。中創新航也是行業首家開發真正面向規模化量產350Wh/Kg方型產品的電池企業。 目前,中創新航正在不斷實施高鎳正極、硅碳負極、高安全電解液等關鍵技術的攻關,在實現350Wh/kg方型產品同時,結合進一步的材料創新,將液基鋰離子電池能量密度天花板推向400Wh/kg。
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原文標題:?中創新航400Wh/kg固液混合電池研發加速
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