高電壓是近來比較熱門的電池技術。今年上海車展上,幾何汽車全新改款車型幾何A Pro正式上市,首次搭載了鎳55新型NCM523電池,擁有183Wh/kg高能量密度。此前,吉利已經基于高電壓鎳55電池技術推出了幾何C。除此之外,吉利今年重點推出的極氪001,也是采用NCM523高電壓技術。
今年3月,動力電池新勢力領湃新能源也發布了一款高電壓中鎳VDA355電池產品,能量密度達240Wh/kg以上。模組結構件采用輕量化設計、采集線集成化設計等技術,使其能量密度超過222Wh/kg,可滿足目前主流的500-600公里長續航車型要求。據悉,目前該產品已經完成了階段性試制和驗證,并將于今年量產。
此外,去年欣旺達對外發布“不起火”電池包,其電芯也是5系的高電壓三元材料鎳5X。同時,瑞浦能源也推出了高電壓4.35V Ni55+石墨體系產品,相關產品電芯能量密度已做到245Wh/kg,且開始批量裝車應用。
近期,中航鋰電在其微信公號也披露了其高電壓相關技術。中航鋰電稱,2018年底公司的5系高電壓產品成功實現市場端應用推廣。到2020年,其能量密度已高達260wh/kg,并實現高安全不起火、長壽命不衰減、全氣候適應性,且兼具成本優勢。此外,公司目前已經完成了下一代6系高電壓技術的開發,產品能量密度達到280Wh/kg。
中航鋰電提到,高電壓技術在產品端的真正應用面臨兩大核心技術問題:(1)由于要耐受更高的電壓,三元材料自身體相結構和界面保護需要做到精細化設計以對抗高電壓下的結構劣化和界面副反應;(2)材料在低溫和低SOC條件下的動力輸出能力較差,影響整車的客戶體驗。
中航鋰電稱,針對上述兩大核心問題,公司團隊深入機理分析,通過精準根因定位,聯合項目攻關,實現了一系列核心技術突破:
(1)體相原子層級均勻摻雜技術構筑內部高速、穩定Li+擴散通道:對于高電壓三元正極,Li離子在體相的嵌入-脫出需要克服一定的能量勢壘實現更長的傳輸距離,低溫或者低SOC下,該勢壘增加顯著。同時,在后續反復的充放電使用過程中,正極體相由于結構不穩定局部相變會進一步加劇Li+傳輸阻力。針對該問題,通過層間原子層級的元素摻雜,一方面拓寬Li+傳輸通道,有效提升Li+擴散速率,另一方面,增強氧鍵合能力,提高結構強度,顯著抑制過程中結構相變的發生,進而在對于高電壓三元正極內部實現了高速、穩定Li+擴散通道的構筑。
(2)界面靶向多元素協同包覆技術,實現高導鋰、“低”氧化活性雙重功效:高電壓條件下,正極界面長期處于高氧化狀態,催化氧化電解液溶劑分解進而引發電解質分解、HF酸產生、新鮮界面暴露、加劇分解等一系列鏈式反應,加劇性能的劣化。特別是高溫條件下,正極界面與電解液的交互反應更加劇烈。如何在實現“低”氧化活性同時保證界面高導鋰特性是解決問題的核心也是行業難點。通過不斷的技術攻關,在界面均質形成快離子導體同時針對高電子反應活性的位點進行誘導靶向包覆鈍化元素實現了“低”氧化活性和高導鋰兩大功能的完美兼顧。該技術的開發在顯著提升高電壓化學體系高溫壽命的同時實現了動力輸出能力的大幅提升;
(3)高效鈍化電解液添加劑設計技術,原位構建正極界面納米防護層,協同界面包覆技術,使得界面氧化活性由“低”降“零”,徹底突破了高電壓化學體系高溫壽命的行業瓶頸:如上所述,高電壓和高溫條件下,正極界面和電解液的鏈式反應是高電壓化學體系高溫壽命失效的原因。通過高效鈍化正極成膜添加劑的設計,在正極材料界面原位可控催化形成納米CEI膜,不影響動力輸出同時徹底解決高電壓正極界面活性問題。
中航鋰電聲稱,通過精準定位,公司從根本上解決了高電壓三元化學體系的行業難題,實現了高能量、高安全、強動力和長壽命的兼顧,并成功的將上述核心技術推向產品。
看完相關介紹,讓人只是不明覺厲,因過于專業,未敢妄加評論,不知各位業內人士如何看待?對高電壓技術未來的發展走向如何判斷?
今年3月,動力電池新勢力領湃新能源也發布了一款高電壓中鎳VDA355電池產品,能量密度達240Wh/kg以上。模組結構件采用輕量化設計、采集線集成化設計等技術,使其能量密度超過222Wh/kg,可滿足目前主流的500-600公里長續航車型要求。據悉,目前該產品已經完成了階段性試制和驗證,并將于今年量產。
此外,去年欣旺達對外發布“不起火”電池包,其電芯也是5系的高電壓三元材料鎳5X。同時,瑞浦能源也推出了高電壓4.35V Ni55+石墨體系產品,相關產品電芯能量密度已做到245Wh/kg,且開始批量裝車應用。
近期,中航鋰電在其微信公號也披露了其高電壓相關技術。中航鋰電稱,2018年底公司的5系高電壓產品成功實現市場端應用推廣。到2020年,其能量密度已高達260wh/kg,并實現高安全不起火、長壽命不衰減、全氣候適應性,且兼具成本優勢。此外,公司目前已經完成了下一代6系高電壓技術的開發,產品能量密度達到280Wh/kg。
中航鋰電提到,高電壓技術在產品端的真正應用面臨兩大核心技術問題:(1)由于要耐受更高的電壓,三元材料自身體相結構和界面保護需要做到精細化設計以對抗高電壓下的結構劣化和界面副反應;(2)材料在低溫和低SOC條件下的動力輸出能力較差,影響整車的客戶體驗。
圖1 鋰離子電池工作原理示意圖
中航鋰電稱,針對上述兩大核心問題,公司團隊深入機理分析,通過精準根因定位,聯合項目攻關,實現了一系列核心技術突破:
(1)體相原子層級均勻摻雜技術構筑內部高速、穩定Li+擴散通道:對于高電壓三元正極,Li離子在體相的嵌入-脫出需要克服一定的能量勢壘實現更長的傳輸距離,低溫或者低SOC下,該勢壘增加顯著。同時,在后續反復的充放電使用過程中,正極體相由于結構不穩定局部相變會進一步加劇Li+傳輸阻力。針對該問題,通過層間原子層級的元素摻雜,一方面拓寬Li+傳輸通道,有效提升Li+擴散速率,另一方面,增強氧鍵合能力,提高結構強度,顯著抑制過程中結構相變的發生,進而在對于高電壓三元正極內部實現了高速、穩定Li+擴散通道的構筑。
(2)界面靶向多元素協同包覆技術,實現高導鋰、“低”氧化活性雙重功效:高電壓條件下,正極界面長期處于高氧化狀態,催化氧化電解液溶劑分解進而引發電解質分解、HF酸產生、新鮮界面暴露、加劇分解等一系列鏈式反應,加劇性能的劣化。特別是高溫條件下,正極界面與電解液的交互反應更加劇烈。如何在實現“低”氧化活性同時保證界面高導鋰特性是解決問題的核心也是行業難點。通過不斷的技術攻關,在界面均質形成快離子導體同時針對高電子反應活性的位點進行誘導靶向包覆鈍化元素實現了“低”氧化活性和高導鋰兩大功能的完美兼顧。該技術的開發在顯著提升高電壓化學體系高溫壽命的同時實現了動力輸出能力的大幅提升;
(3)高效鈍化電解液添加劑設計技術,原位構建正極界面納米防護層,協同界面包覆技術,使得界面氧化活性由“低”降“零”,徹底突破了高電壓化學體系高溫壽命的行業瓶頸:如上所述,高電壓和高溫條件下,正極界面和電解液的鏈式反應是高電壓化學體系高溫壽命失效的原因。通過高效鈍化正極成膜添加劑的設計,在正極材料界面原位可控催化形成納米CEI膜,不影響動力輸出同時徹底解決高電壓正極界面活性問題。
圖2 高電壓NCM材料
中航鋰電聲稱,通過精準定位,公司從根本上解決了高電壓三元化學體系的行業難題,實現了高能量、高安全、強動力和長壽命的兼顧,并成功的將上述核心技術推向產品。
看完相關介紹,讓人只是不明覺厲,因過于專業,未敢妄加評論,不知各位業內人士如何看待?對高電壓技術未來的發展走向如何判斷?