力神電池周江：新型包覆技術能夠有效提高高鎳材料性能
當前新能源汽車動力電池產業發展進入關鍵時期，財政補貼逐漸退坡，產業鏈資金緊張、成本壓力山大；同時電動汽車起火等安全事故頻發，動力電池安全技術難題亟待破解；長續航里程需求呼喚更高能量密度的動力電池。近日，天津力神電池股份有限公司執行副總裁兼研究院院長周江介紹了力神電池在產品研發方面的技術創新。
多樣化產品矩陣
據周江介紹，力神電池的動力電池產品矩陣，整體上來講可以分為高比能量和高功率兩條線路，并且對方形、軟包和圓柱電池三種類型都有所布局。目前，力神電池50Ah的方形電池已經量產出貨，2020年會開發60Ah的電池。
眾所周知，近年來為了提升新能源汽車動力電池能量密度、降低成本，圓柱電池領域掀起了從18650向21700升級換代的潮流。自從全球電動汽車明星特斯拉讓21700電池大放異彩之后，國內外相關企業趨之若鶩研發生產21700電池，宣告全球動力電池正式進入21700時代。
力神電池是國內最早量產21700電池的企業之一，早在2017年7月，力神電池就宣布其21700產線正式投產，這條產線是國內首家為21700產品定制的產線。2018年6月，搭載力神電池蘇州基地生產的21700三元動力電池的江淮iEV6ES上市，系國內首款搭載21700三元電池的乘用車。
“力神21700電池從2018年開始到今年出貨已經有1.01GWh，裝配了19000輛車，目前為止運行比較良好。”周江介紹道，目前力神電池生產的4.5Ah的21700電芯能量密度可達220wh/kg，2020年年初會量產4.8Ah的電池，在材料方面提高了硅的含量，電芯能量密度能夠做到245wh/kg。
據周江介紹，力神電池的軟包動力電池雖有布局但還未量產，目前仍然處于開發階段。“主要是跟國外的客戶合作開發的項目，正極材料是811，負極材料是石墨，含硅的體系計劃在2021年上半年量產，高功率電芯已經有國際車廠的定點項目，能量密度能夠做到260Wh/kg。”周江解釋說。
在安全性方面，力神的軟包電池能夠實現45℃循環675次后電池通過熱箱測試，電芯無漏液、不起火、不爆炸。周江表示，在循環方面，25℃條件下可以做到1500次，高溫條件下可以做到1100次。在快充方面，15分鐘可充50%的電，30分鐘可以充80%的電。正如周江所說，“電芯雖然能量密度很高，我們依然可以做到相對快充的性能。”
周江還談到，力神電池承接的重大國家項目，其容量77Ah的軟包電池產品，電芯能量密度可達303Wh/kg，目前已經做到B樣階段，正朝著C樣和SVP在開發。
找到完美平衡點
從某種程度上來講，電池的能量密度越高其安全性就越低。周江表示，從整體上來講，未來的新能源汽車會要求越來越長的續駛里程，研發高能量電芯是一個必然趨勢。所以這就需要化解高能量密度和安全性之間的矛盾，周江提出的解決思路是：找到一個平衡點。
“從改善過程入手，持續改善高比能電池的性能，現階段來講徹底地解決安全性問題不太現實，我們能做到的是不斷拓寬安全邊界，讓客戶更加放心使用我們的電池，我們需要在過程、性能、安全性之間找到一個完美的平衡，這是從技術人員的角度講要做的工作。”周江解釋道。
周江指出，高鎳材料的界面因為很高的氧化性，很容易發生反應，產生一些比如***等有害的氣體，這是目前學界研究的一個難點。此外，硅材料如果膨脹非常大，會導致材料粉化、增加內阻；如果膨脹過于劇烈，還會給力學結構上帶來一些新問題。
周江表示，使用高鎳的材料，不管是811還是NCA，會面臨一些循環和存儲的問題。特別是在高溫條件下，與低鎳相比高鎳材料容易產氣和開裂等，安全性也不好。“對于硅來講，容易膨脹和低能守效，都是一個問題，要在設計開發階段找到一個完美的平衡。”周江談到。
特別值得一提的是，在改善正極材料表面的穩定性方面，周江介紹，力神電池采取了新的包覆技術，有效地改善了高鎳正極材料的表面性能，極大地降低了高溫存儲后的內阻增長。
“如果阻抗很大的話，輸出功率會極致地下降。Service內阻的變化，改善前不能滿足要求，改善后還不錯，30多天直流內阻增長6%-7%左右，新的包覆技術能夠穩定高鎳正極材料的表面。”周江舉例說明。
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