動(dòng)力電池麒麟電池圓柱電池

百人會(huì)論壇先進(jìn)電池大比拼：寧德時(shí)代麒麟單挑大圓柱三雄、半固態(tài)PK液態(tài)鋰金屬

第一電動(dòng)大牛作者電動(dòng)汽車觀察家 2022-03-28 12:36

電池技術(shù)再次出現(xiàn)明顯分化，路線涇渭分明。

3月25-27日，2022電動(dòng)汽車百人會(huì)論壇線上舉辦。每年百人會(huì)論壇都會(huì)請(qǐng)來市場(chǎng)上最具代表性的電池企業(yè)進(jìn)行發(fā)言，今年也不例外。

今年最大的特點(diǎn)是，一度認(rèn)為趨弱的路線，出現(xiàn)精彩反轉(zhuǎn)：

4680大圓柱電池強(qiáng)勢(shì)崛起，被松下、億緯鋰能和比克等企業(yè)熱捧。寧德時(shí)代發(fā)布麒麟電池，以系統(tǒng)密度高出13%的性能，強(qiáng)勢(shì)回?fù)?/span>。

在認(rèn)為下一代必然是固態(tài)電解質(zhì)的時(shí)候，SES拋出了混合液態(tài)鋰金屬電池的概念，將要走“強(qiáng)硬”路線的電解質(zhì)，拉回了液態(tài)；而衛(wèi)藍(lán)新能源供給蔚來汽車360wh/kg的半固態(tài)電池，今年底明年率先量產(chǎn)。

當(dāng)然這些路線能不能走得通，咱們說了不算，市場(chǎng)說了才算。不過，大圓柱46系列、半固態(tài)電池和混合液態(tài)鋰金屬電池都還未進(jìn)入商業(yè)化階段。

因此，《電動(dòng)汽車觀察家》僅盤點(diǎn)各個(gè)企業(yè)負(fù)責(zé)人的表態(tài)和公開的數(shù)據(jù)。

麒麟大戰(zhàn)圓柱三雄

4680又讓圓柱電芯支棱起來。

2020年，中國(guó)動(dòng)力電池中，圓柱電芯占比不足10%；全球市場(chǎng)上，圓柱也僅為23%，明顯低于方形和軟包。

隨著特斯拉全球銷量的激增，圓柱電芯才逐漸挽回一些市場(chǎng)份額。特斯拉推出4680之后，圓柱更是聲勢(shì)大振。

在2022年百人會(huì)年會(huì)上，以4680為代表的大圓柱電芯陣營(yíng)明顯擴(kuò)大。松下電器、億緯鋰能和比克電池都非?？春么髨A柱電芯的前景。

惠州億緯鋰能股份有限公司董事長(zhǎng)劉金成用了“行業(yè)王者初露曙光”、“絕對(duì)安全、經(jīng)濟(jì)”、“終極技術(shù)方向”這些“相對(duì)”概念來力挺大圓柱、46系列。

當(dāng)然，這種事口頭說了不算，錢投了才算。

億緯鋰能放手一搏，已經(jīng)公告了200GWh的大圓柱和方形電池產(chǎn)能，將于2022年底建成。

能夠讓三種封裝路線都相對(duì)平衡的億緯鋰能，投重資押注，必然是看到了圓柱的優(yōu)勢(shì)。

劉金成總結(jié)了4點(diǎn)優(yōu)勢(shì)——極致標(biāo)、極致可靠、極致制造和極致體系。

首先，大圓柱設(shè)計(jì)制造乃至于回收都可以做到標(biāo)準(zhǔn)化。

其次，大圓柱全生命周期里面結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、零應(yīng)力。方形電池和軟包電池，在它的壽命過程里面會(huì)因?yàn)榕蛎洰a(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力、膨脹力，電池內(nèi)部的結(jié)構(gòu)都會(huì)發(fā)生改變。“（方形和軟包電池）從電池開始到壽命終止的時(shí)候，實(shí)際上變成了不同的東西，而只有圓柱電池，在電池使用開始到結(jié)束的時(shí)候一如既往沒有變化?！?/span>

圓柱電池可以實(shí)現(xiàn)極致的制造，“它的供應(yīng)路徑縮短了30%，GWh的生產(chǎn)效率更高，并且我們這個(gè)電池實(shí)現(xiàn)了鎳含量90的化學(xué)體系，使用了硅碳，它的體系在目前三元電池體系里面應(yīng)該是極致體系了。”

比克電池的副總裁樊文光則是拉出了大圓柱的數(shù)據(jù)：26105的鋁殼電芯，B樣階段產(chǎn)品能量密度270Wh/kg，功率密度大于2000W/kg，配套的車型有700公里以上的續(xù)航；12分鐘之內(nèi)，可以快充500公里以上的續(xù)航，也可以在5分鐘之內(nèi)，充到280公里以上的續(xù)航，純快充循環(huán)壽命800次以上。

按照規(guī)劃，該電芯將在2024年量產(chǎn)，屆時(shí)能量密度將達(dá)到285Wh/kg。

46系列的電池，高度從80-120mm不等，能量密度能做到275-300Wh/kg，10-80%的快充，最快的15分鐘，最慢的20分鐘，還包括一些滿足特殊需求的定制化產(chǎn)品，例如快充的性能可做到9分鐘以內(nèi)。

樊文光還給出了需求預(yù)測(cè)，結(jié)合已收到的客戶需求結(jié)合行業(yè)信息判斷，到2025年，大圓柱電芯至少會(huì)占30%以上的份額，也就是約480GWh，這已經(jīng)超過了21年全球(動(dòng)力電池)的總需求量。

松下電器作為特斯拉的主要供應(yīng)商，也判斷4680電池將成為今后圓形電池的主力產(chǎn)品。

面對(duì)大圓柱的凌厲攻勢(shì)，寧德時(shí)代也拋出了新產(chǎn)品——麒麟電池作為反攻。

根據(jù)寧德時(shí)代首席科學(xué)家吳凱介紹，這是一個(gè)系統(tǒng)級(jí)別的電池技術(shù)，能量密度相比4680系統(tǒng)還要高13%。

根據(jù)寧德時(shí)代公開的資料顯示，麒麟電池采用磷酸鐵鋰時(shí)，系統(tǒng)能量密度超過160Wh/kg、290Wh/L；采用三元體系時(shí)，系統(tǒng)能量密度可以做到250Wh/kg、450Wh/L。在相同電芯化學(xué)體系和同等電池包尺寸下，麒麟電池比4680系統(tǒng)能多裝13%電量。

具體參數(shù)，或許寧德時(shí)代會(huì)在下個(gè)月的發(fā)布會(huì)有所透露。

可見，方形和大圓柱的攻守戰(zhàn)已然打響。

衛(wèi)藍(lán)半固態(tài)PK SES鋰金屬

在提升能量密度和安全性方面，業(yè)內(nèi)都將希望寄托于固態(tài)電解質(zhì)，并將其定位為下一代電池?？删驮诖藭r(shí)，一家新創(chuàng)企業(yè)SES拋出了混合液態(tài)鋰金屬電池的概念，宣布不需要固態(tài)電解質(zhì)也能實(shí)現(xiàn)應(yīng)用鋰金屬做負(fù)極，提升能量密度，同時(shí)做到安全。

在SES創(chuàng)始人兼CEO胡啟朝看來，除了能量密度，可制造性也非常重要，直接決定了工業(yè)化的可行性。成熟的生產(chǎn)制造工藝也是影響電池安全的一個(gè)重要因素。如果說從材料到設(shè)備到工藝，全部都是新的，意味著電池生產(chǎn)全生命周期內(nèi)的不可控因素大大提高，大大增加風(fēng)險(xiǎn)。

在胡啟朝看來，固態(tài)電池的可制造性就嚴(yán)重不足。

因此，在技術(shù)路線上，他們選擇了高濃度溶劑在鹽里面的液態(tài)電解液，配合智能控制軟件系統(tǒng)監(jiān)控鋰金屬電池的健康。

SES鋰金屬電池技術(shù)包括三塊，第一是Hermes，新材料研發(fā)平臺(tái)。第二是Apollo，是大的車用鋰金屬電池的工程制造能力。第三是Avatar，是人工智能安全監(jiān)測(cè)軟件。

他們制造的小電芯，能夠在非常廣的溫度范圍（-30℃到40℃），以及非常廣的放電倍率（從10小時(shí)放電到10分鐘放電），都能夠保持非常高的能量密度。

快充方面，可以從10%到90%，做到12分鐘左右。

他們目前制造的第一塊車規(guī)級(jí)鋰金屬電池，容量達(dá)到107Ah，能量密度為417 Wh/kg、935 Wh/L，重量不到1KG，這個(gè)是世界上第一個(gè)100Ah以上的鋰金屬電池，也是全球最大的鋰金屬電池。

目前，SES在和三家車企，通用、現(xiàn)代、本田，一起進(jìn)行A樣品的聯(lián)合開發(fā)，這也是世界上第一個(gè)鋰金屬里面的車用A樣品的開發(fā)。按目前的計(jì)劃，明年進(jìn)入B樣品，后年C樣品，2025年正式量產(chǎn)，現(xiàn)在正穩(wěn)步地往前推進(jìn)。

目前來看，半固態(tài)還是領(lǐng)先混合液態(tài)鋰金屬電池一步。

中國(guó)科學(xué)院物理研究所研究員李泓表示，衛(wèi)藍(lán)新能源半固態(tài)電池應(yīng)用于蔚來ET7，將在今年底明年初量產(chǎn)，單次充電1000公里、電池包電量達(dá)到150度、單體能量密度360Wh/kg。

該電池也能通過針刺、過充、擠壓等安全性測(cè)試，滿足電動(dòng)汽車的要求。

衛(wèi)藍(lán)新能源在攻克固態(tài)電解質(zhì)的難題時(shí)，選擇了原位固態(tài)化的技術(shù)，通過化學(xué)和電化學(xué)反應(yīng)，使液態(tài)電解質(zhì)部分或全部的轉(zhuǎn)化為固態(tài)電解質(zhì)。如果全部轉(zhuǎn)化為固態(tài)電解質(zhì)就是全固態(tài)電池，這是一種新的制造全固態(tài)電池的研究路徑。

李泓表示，通過這種方案他們可以兼容已有的各種正負(fù)極材料，也可以兼容大部分的鋰離子電池的電池材料，能夠解決在循環(huán)過程中固態(tài)電解質(zhì)和正負(fù)極材料保持良好接觸的難題，可以綜合平衡電芯充到高電壓、安全性、鋰枝晶析出以及體積膨脹控制等要求。

基于這些解決方案，他們開發(fā)出了一系列電池，包括150Wh/kg的針對(duì)大規(guī)模儲(chǔ)能的本質(zhì)安全的固液混合儲(chǔ)能電池，這些電芯都能通過國(guó)標(biāo)安全性測(cè)試，并顯著高于國(guó)標(biāo)的表現(xiàn)，包括更高的熱失控溫度、更高的極限過充、以及通過短路和針刺等測(cè)試。