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9月9日,孚能科技在北京舉行了“2022孚能科技戰略及新品發佈會”。在會上,孚能科技推出了全新動力電池解決方案——SPS(Super Pouch Solution),提出一整套從電芯到系統,從製造到回收的創新解決方案,在續航里程、充電效率、成本控制等方面均有提升。

孚能科技的SPS大軟包電池是什麼樣的?據孚能科技董事長王瑀介紹,它有如下幾個特徵:

首先,SPS大軟包電池採用了疊片工藝。相比卷繞工藝,電芯性能要更出色。

他介紹,軟包材料鋁塑膜非常輕薄,可以有效提高電池的重量能量密度和體積能量密度,比如,同等容量的鋁塑膜包裝的電池,體積能量密度相比方殼和圓柱要高15-20%。

其次,無極耳設計。SPS大軟包電池電芯的無極耳設計,讓電池的倍率性能更高,電芯的損耗更低,更適合於高倍率的充電。

“當然除了無極耳設計,孚能科技也提供各種極耳的選擇,上下出極耳、側面出極耳。如果想要倍率更高,也可以四面都出極耳”。王瑀稱,“一款電池,由於極耳的不同,能夠滿足純電動車、插電、混合動力等所有的車型”。

大軟包電芯的優勢

此次發佈會圍繞著SPS超級軟包方案展開,從電芯到系統,我們先來看看大軟包電芯都有哪些優勢。

1.簡化電池系統結構

孚能科技推出的全極耳、多極耳大軟包動力電芯,不再使用多電芯串聯的設計,進而簡化了電池系統結構。

2.提升電芯安全性

大軟包電芯應用半固態電解質,降低液態電解液的用量,提升電芯的本徵安全。

“通過半固態逐漸減少電解液,最後可能剩15%,那個電池燒都燒不著。或者點著也就一點點氣體,放完就完,不會造成危害性。”王瑀指出。

3.兼容多種材料體系

得益於對材料體系的高度兼容,大軟包電芯能用於高鎳三元到低鎳富鋰錳、磷酸錳鐵鋰、鈉離子等材料體系,匹配不同需求。

除了基於三元材料的超級軟包之外,孚能科技在發佈會上還首次系統性展示了其他材料體系的研發路線:

2023年,推出鈉離子電池、磷酸鐵鋰、磷酸錳鐵鋰第一代產品;

2024年,推出250Wh/kg的低鎳富錳體系產品;

2030年,將鈉離子電池能量密度從160Wh/kg提升到220Wh/kg,磷酸鐵鋰和磷酸錳鐵鋰的能量密度形成從200Wh/kg到240Wh/kg的產品覆蓋;

2030年,將低鎳富錳體系產品進一步提高至290Wh/kg;

2030年,推出400-500Wh/kg的固態電池。

4.適配性強,一款電芯可適配多種乘用車

為了適應不同車型的需求,孚能科技的SPS系統能夠做到同款底盤、一款電芯搭配全系乘用車型。

“過去是三種底盤,現在一種底盤也可以做”。王瑀這樣說,“過去用不同高度的電池來做,三條生產線生產不同的電池來進行適配。現在不用了,我們SPS一款電池就能滿足,一條生產線生產所有的電池”。

具體來看,就是在保持電池系統底盤尺寸不變的情況下,SPS可以通過調節臥式佈置的大軟包電芯厚度,讓SPS的底盤高度能夠在85mm到145mm之間靈活調節,只需要對液冷板高度進行調整,就可以搭載80kWh到150kWh的電量,滿足從性能轎跑到城市皮卡的電動化需求。

大軟包電池組的技術優勢

不僅僅是電芯的創新,這套解決方案在續航里程、充電效率等方面的提升,還依靠於整體的電池系統。孚能科技在SPS的電池系統上也是下了大功夫,來看看它都做到了哪些。

1.體積利用率高

在大軟包電芯成功研製的基礎上,SPS大軟包電池系統得以採用高效液冷板與底盤的一體化設計,半固態大軟包電芯直接集成於系統底盤,使系統零部件減少50%,材料成本降低33%,體積利用率增加30%至75%。

在發佈會現場 ,王瑀還cue了特斯拉的4680電池,SPS的體積利用率比4680高出了12%。再來看比較熱門的麒麟電池,72%的體積利用率。這一局,是SPS軟包電池贏了。

2.散熱技術先進

在體積利用率再創新高的同時,孚能科技採用了立式液冷板設計。高效液冷板和導熱片的複合使用給大軟包電芯提供了“雙面液冷,三面傳熱”的高效熱交換,電池系統的散熱效率提升4倍。

“如果需要的話,電池最大可以進行4面冷卻,正負極,左右。”王瑀認為,溫度高一點沒問題,但是不均勻傷害最大。

3.提升安全和使用壽命

“精準全面的控溫,讓電池系統循環壽命超過3000次。”王瑀表示,“在SPS中,我們做到了真正的NO TP(熱失控不擴散),一個電池熱失控不會波及周邊所有的電池。”

那它是如何做到的呢。

多種材料對大軟包電芯形成6面防護,SPS電池對電池上下、左右、側面都進行了防護,做到六面防護。同時液冷板又有專門的排氣通道,一個電池在熱失控的情況下,高熱高壓氣體會自動排出,對周邊上下左右電池都不產生影響。

4.低溫充電性能高

“在北京的冬天,經常會出現充不進電,也跑不出來(里程)的情況。”王瑀稱,為了解決冬季用車難題,在低溫性能上,大軟包電芯的全極耳和疊片工藝,給電芯帶來更低內阻和更好的低溫放電錶現;液冷板和納米保溫材料的加入,均衡電池系統的內部溫度;為了滿足極寒條件下的正常充電,SPS應用了全新的低溫快速自加熱設計。

王瑀稱,實驗數據顯示,在零下20攝氏度的環境中,SPS系統容量始終保持在90%以上,且充電時間縮短一半。

5.快速充電

“我們覺得10分鐘400公里就能幫助客戶真正解決續航和充電的焦慮問題。那麼一般的人基本上開400公里下來,總得下來休息一下,喝杯咖啡對吧?那麼10分鐘如果滿足這樣的充電,基本就滿足了要求,這樣的話也是一個比較合理的需求。”在王瑀看來,“充電10分鐘,續航400公里”就能夠滿足各類用戶的出行和補能需求。

王瑀表示孚能科技根據中國大功率充電樁佈局規劃,設計了不同的方案。2.4C、3C和4C三種充電倍率快充電芯,對應帶電量150kWh、100kWh和75kWh,對應續航里程1000km、800km和600km,充電10分鐘補能40%、50%和70%,分別實現400km、400km和420km的續航里程。

“中國快速充電樁的大部分佈局都是在300~350kW,如果用4C 150度電的車來做充電要求,需要600千瓦的充電樁才滿足。(這樣的設計是)基於滿足客戶的需求,同時又能適配大部分的充電樁,又能夠使我們的電池設計達到最優解。大家都知道,如果150kWh加4C那是很貴的,所以這是一個最好的選擇。”在王瑀看來,這代車的上市能夠幫助客戶打消充電續航里程的焦慮,非常有可能使電動汽車真正成為每家的第一輛車。

生產製造和回收優勢

除了電芯和電池系統,整套電池體系的製造、回收也是必不可少的。技術的先進降低了生產的成本,而高效的回收利用率也是在一定程度上節省了成本,孚能科技通過這套SPS軟包電池方案做到了“降本增效”。

1.降低生產成本

“之前有整車廠說電池太貴,是貴,但我們的材料成本中分幾個部分。其實在現有的情況下,我們已經降了很多成本了,但孚能的科學家並不滿足,我們為我們SPS設計了更加先進的製造工藝和設備”。王瑀說。

在製造端,大軟包電芯的投產,將大幅降低產能投資成本和製造流程費用,設備投資減少50%,廠房面積減少60%,製造能耗和費用分別降低35%和30%,極大改善了大軟包電芯的投資產出比。

2.回收利用率高

與此同時,孚能科技歷時10餘年對鋰電池的直接回收技術進行了開發和驗證。直接回收技術的成熟在減少能耗和降低成本的基礎上,也將會進一步提升材料利用率。

這個回收技術是通過保留正極材料的晶體結構並再次利用,從而進一步降低成本和能耗,並將材料利用率提升至99%以上。

據瞭解,從美國第三方實驗室數據來看,摻入25%直接回收的正極材料製成的電芯與全新正極材料製成的電芯,在性能表現上無明顯差異。

“這個直接回收的方法是基於一個非常簡單的道理。這些所有循環的電池,1000循環,1500循環,這些循環下來後材料結構都還是完好的,所以才使我們有可能找到一條路徑使它再生。如果這個材料已經崩塌不能再使用,再去尋找類似現在化學法或者是其他的方法,我們對基礎再進行回收,那個時候的回收成本就更低了。”在王瑀看來,回收的方法對於未來新能源車的發展是非常重要的。

總結

前面我們提到會上王瑀cue了特斯拉的4680電池,在某些指標方面,SPS確實要優於4680。比如孚能科技SPS的體積利用率比4680高出12%,電池循環壽命是它的3倍,導熱效率提升60%等等。

而且王瑀還透露了SPS電池的電芯能量密度達到了330Wh/kg,雖然電池組能量密度與體積能量密度並沒有公開,不過作為對比,特斯拉4680的電芯能量密度為300Wh/kg。

根據王瑀的介紹,此次發佈的SPS電池很可能會受到車企的爭相搶用。在王瑀看來,軟包路線更符合動力電池發展趨勢,能做到無縫升級,按照他的推測,未來全固態電池一定是軟包+疊片的形態。

在發佈會的最後,王瑀還向我們介紹了孚能科技未來四年在產能方面的規劃。到2025年,孚能科技要建立接近150GWh的的產能。

王瑀表示,計劃在中國佈置130GWh的產能,作為大本營的贛州,計劃建設今年年底46GWh產能,包括原先的4GWh,與吉利合作的12GWh今年年底投產,另外,新啟動的30GWh。

江蘇鎮江有24GWh產能,已經全部建成投產。安徽蕪湖規劃建設24GWh的產能。另外,孚能還計劃在西南地區建設36GWh的產能。

另外,孚能科技計劃在歐洲建設16GWh產能。目前孚能科技已確定在歐洲的德國和土耳其建廠,其中土耳其工廠已經在安裝設備,不久將進行投產。

王瑀表示,這只是目前的計劃,或許會隨著情況進行改變,取決於條件是否具備。

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