經(jīng)過十多年的快速發(fā)展,目前動力鋰電池走到了十字路口.一方面,新能源汽車對動力鋰電池的需求相當(dāng)巨大;另一方面,動力鋰電池面臨著補貼退坡、“白名單”取消、安全事故頻發(fā)等一系列挑戰(zhàn),動力電池產(chǎn)業(yè)鏈急需形成更加緊密的合作.

7月10日,主題為“突破?變革電動汽車發(fā)展安全之道”的“首屆中國國際電動汽車安全技術(shù)創(chuàng)新大會”在河北保定召開.

會上,中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會秘書長劉彥龍、中關(guān)村新型電池技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟秘書長于清教、真鋰研究創(chuàng)始人墨珂、蜂巢能源總經(jīng)理楊紅新、副總經(jīng)理饒忠儒、工藝設(shè)備總監(jiān)金正賢等共同發(fā)布了《中國車規(guī)級動力高速疊片電池發(fā)展白皮書》.這是全球首部疊片電池應(yīng)用白皮書,全面梳理了動力電池的發(fā)展歷程和技術(shù)特征,為車規(guī)級動力電池指明了未來發(fā)展的安全之道,有助于推動新一輪動力電池工藝技術(shù)革新.

據(jù)悉,本屆大會由中國汽車工業(yè)協(xié)會(CAAM)、國際自動機工程師學(xué)會(SAEInternational)主辦,蜂巢能源科技有限公司、長城汽車股份有限公司承辦.來自中科院、中國工程院、美國國家實驗室、清華大學(xué)、韓國成均館大學(xué)以及近百家國際/國內(nèi)知名主機廠、零部件供應(yīng)商、電池及系統(tǒng)知名企業(yè)的行業(yè)專家以及新華社、中新社、網(wǎng)易、搜狐等媒體共計400余人,共同見證這一歷史性的里程碑時刻.

全球第一部疊片電池應(yīng)用白皮書誕生

我國動力鋰電池的發(fā)展,起步于21世紀(jì).2008年北京奧運會的50輛鋰離子電池大巴,開鋰離子電池產(chǎn)業(yè)化的先河.

經(jīng)過十多年的快速發(fā)展,目前動力鋰電池走到了十字路口.一方面,新能源汽車對動力鋰電池的需求相當(dāng)巨大;另一方面,動力鋰電池面臨著補貼退坡、“白名單”取消、安全事故頻發(fā)等一系列挑戰(zhàn),動力電池產(chǎn)業(yè)鏈急需形成更加緊密的合作.

為深入實施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略,加快推動鋰電池產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展,動力電池行業(yè)產(chǎn)學(xué)研相關(guān)機構(gòu)共同推出全球首部疊片電池應(yīng)用白皮書——《中國車規(guī)級動力高速疊片電池發(fā)展白皮書》.

該白皮書全面梳理了全球鋰電池的生產(chǎn)工藝發(fā)展現(xiàn)狀,從鋰離子電池生產(chǎn)設(shè)備發(fā)展、卷繞與疊片的工藝差異及品質(zhì)控制、疊時代工藝及設(shè)備的發(fā)展路徑、疊時代電池的性能優(yōu)勢及安全性提升等幾個部分介紹了高速疊片工藝的最新進展和未來趨勢.

在當(dāng)前的產(chǎn)業(yè)背景下,這部白皮書的發(fā)布,一方面通過縱向回顧鋰電池技術(shù)的演進,向行業(yè)指明疊時代是動力電池工藝革新的必由之路;另一方面,通過橫向?qū)Ρ券B片工藝和卷繞工藝的差異,提出了車規(guī)級電池需要滿足的安全、續(xù)航、壽命、尺寸、容量、價格等條件,從而為電池產(chǎn)業(yè)鏈上的各方制造工藝創(chuàng)新提供了明確的標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo).

在疊片工藝白皮書中,我們讀到了什么?

近年來,在動力電池行業(yè)陸續(xù)有儲能白皮書、動力電池白皮書等發(fā)布,這一次的高速疊片工藝白皮書有什么不同,疊片工藝的技術(shù)進步如今又走到了哪一步?

在這份《中國車規(guī)級動力高速疊片電池發(fā)展白皮書》中,我們能看到以下幾個不同點.

1、鋰離子電池發(fā)展三階段的劃分

白皮書中花費了不小的篇幅,全面梳理了鋰電池從3C級應(yīng)用的1.0時代、到普通動力應(yīng)用的2.0時代,再到現(xiàn)在車規(guī)級動力應(yīng)用的3.0時代,與之相應(yīng)的各階段電芯的形態(tài)變化及主流廠商的制造工藝.

前兩個階段以卷繞工藝為主,在電池3.0時代,新能源汽車電池包設(shè)計正在向著長度更長的方向發(fā)展,高度方向則統(tǒng)一在了100mm左右.因此,疊片工藝生產(chǎn)的電芯將得到廣泛應(yīng)用.

2、卷繞與疊片的工藝差異與品質(zhì)控制

方形疊片電池與卷繞電池最大的流程差異在分切工序、模切工序和極組成型三大工序,其他工序的加工方法均相同,最大的差異在于極組成型方式的不同.

首先,卷繞工藝正負(fù)極片是連續(xù)的,疊片工藝正負(fù)極片是片狀;其次,卷繞工藝在檢測到極片上的mark孔時,在mark孔位置進行裁斷,完成一個極組的卷繞,而疊片電芯是按照正負(fù)極片的設(shè)定數(shù)量進行疊片,數(shù)量達到設(shè)定值時完成一個電芯的疊片;最后,成型的極組在形態(tài)上存在差異,卷繞工藝的極組,在層數(shù)相同的情況下,極耳的數(shù)量比疊片電池多一倍.在品質(zhì)控制方面,疊片電芯的毛刺及粉塵控制要求更高.

3、疊時代工藝及設(shè)備的發(fā)展及性能優(yōu)勢

白皮書中介紹了目前疊片設(shè)備有三種方向:①高速疊片設(shè)備路線;②切疊一體機;③熱覆合高速疊片設(shè)備.第一種技術(shù)靈活性與可行性高,正處于開發(fā)階段;第二種由于模切機與疊片機效率匹配上還存在差異,目前還未成熟應(yīng)用;第三種因為熱復(fù)合疊片工藝專利保護,限制了行業(yè)內(nèi)的推廣與應(yīng)用.

蜂巢能源采用方形鋁殼疊片工藝,設(shè)備技術(shù)選擇行業(yè)領(lǐng)先的高速疊片路線,并聘請了國內(nèi)外資深疊片設(shè)備與工藝專家,實現(xiàn)了高速疊片領(lǐng)域的技術(shù)成果.疊時代電池不僅擁有更高的能量密度和更穩(wěn)定的內(nèi)部結(jié)構(gòu),還擁有更高的安全性和更長的循環(huán)壽命.

為安全而來,刷新車規(guī)級動力電池標(biāo)準(zhǔn)

據(jù)不完全統(tǒng)計,2019年4月以來,已經(jīng)發(fā)生至少6起新能源汽車著火事件.雖然起火原因各不相同,有的正在充電,有的正在接受維修,有的處于靜置狀態(tài)下發(fā)生自燃……接二連三的事故,既引發(fā)了人們對電動汽車安全性的擔(dān)憂,也對行業(yè)發(fā)展造成了不良影響.

對此,全國政協(xié)副主席、中國科協(xié)主席萬鋼指出:“面對各種新的安全問題疊加,要制定新的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和安全標(biāo)準(zhǔn),尤其是要建立全系統(tǒng)的解決方案.同時,進一步提升產(chǎn)品質(zhì)量,在動力電池的設(shè)計、制造、裝配等環(huán)節(jié)提升一致性與可靠性.”

《中國車規(guī)級動力高速疊片電池發(fā)展白皮書》的發(fā)布,正是針對如何構(gòu)建安全可靠的車規(guī)級動力電池給出了解決方案,提出了從技術(shù)路徑選擇上來確保安全的動力鋰電池標(biāo)準(zhǔn).從這次白皮書的聯(lián)合發(fā)布中,我們看到了產(chǎn)學(xué)研多方聯(lián)合發(fā)聲呼吁.

此次大會集結(jié)了中汽協(xié)副秘書長許艷華、中汽協(xié)常務(wù)副會長兼秘書長付炳鋒、SAEInternational代表BillyXu、中國科學(xué)院院士楊裕生、中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會秘書長劉彥龍、中國動力電池創(chuàng)新聯(lián)盟副秘書長&中國電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施充電聯(lián)盟副秘書長王子冬、真鋰研究創(chuàng)始人墨珂、清華大學(xué)安全與節(jié)能國家重點實驗室主任盧蘭光教授、中國新能源材料技術(shù)研究院院長王慶生教授等多位行業(yè)專家,共謀全球電動汽車安全品質(zhì)提升.

作為電動汽車核芯部件的動力電池,不僅關(guān)系到主機廠電動汽車產(chǎn)品的競爭力,更與消費者的駕車出行安全息息相關(guān).對此,中國工程院院士楊裕生在會上強調(diào):“要用成熟安全的電池,發(fā)展安全節(jié)能減排的電動汽車.”

對于下一代車規(guī)級動力電池,清華大學(xué)安全與節(jié)能國家重點實驗室主任盧蘭光直言:“卷繞工藝優(yōu)點是生產(chǎn)效率高,層間箍緊力可控,但是由于存在曲率半徑,特別是卷芯的內(nèi)部中心曲率半徑小,導(dǎo)致N/P小,充放電受力不均勻,形變不一致,容易析鋰等問題.而疊片工藝正相反,各個部分受力均勻,不易變形.疊片更加適合形變大的電極材料,有利于保證充放電循環(huán)中形變一致,避免析鋰等問題.”

動力電池安全并不只是說說而已,全球首部疊片工藝應(yīng)用白皮書在首屆中國國際電動汽車安全技術(shù)創(chuàng)新大會上發(fā)布,標(biāo)志著我國企業(yè)在動力鋰電池系統(tǒng)解決方案的安全方面走出了第一步,讓世界意識到高速疊片的安全可靠,提升對方形疊片電池的信任,進而推動行業(yè)在更加穩(wěn)定的“疊時代”大步向前.

據(jù)了解,CATL、松下、三星SDI、孚能科技、萬向A123、微宏動力等鋰電池行業(yè)新舊勢力都有在2022年之后導(dǎo)入疊片工藝的計劃.而動力電池新勢力蜂巢能源已于今年4月10日率先發(fā)布了首款車規(guī)級方形疊片電池,領(lǐng)先全球主流廠商3年進入“疊時代.”