摘要

技術(shù)創(chuàng)新推動(dòng)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)能發(fā)展。

今年以來，以超充、大圓柱和固態(tài)等為代表的高性能電池，產(chǎn)業(yè)化新進(jìn)展頻發(fā)，正加速推動(dòng)鋰電產(chǎn)業(yè)鏈朝著更優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)的方向迭代。

在第十三屆科技大會(huì)上，國(guó)軒高科正式推出“G刻”5C超快充電池、“星晨”高鎳三元大圓柱電池兩款新一代電池，同時(shí)對(duì)公司首款全固態(tài)電池“金石”的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了介紹。

首先，基于對(duì)“續(xù)航焦慮的本質(zhì)是補(bǔ)能焦慮”的洞察，國(guó)軒高科推出了全系支持5C超充的“G刻”電池。

5C意味著其能夠?qū)崿F(xiàn)9.8min補(bǔ)能10%-80%、15min補(bǔ)能5%-90%、25min補(bǔ)能0%-100%。 “全系”則既意味著支持純電、增程混動(dòng)等全場(chǎng)景應(yīng)用，同時(shí)覆蓋了磷酸鐵鋰、磷酸錳鐵鋰和三元等多元材料體系。

在帶電量方面，“G刻”鐵鋰系電池包容量最高超75kWh，可實(shí)現(xiàn)600km以上續(xù)航；三元電池包容量超100kWh，可實(shí)現(xiàn)800km以上續(xù)航。

更進(jìn)一步來看，在正極方面，“G刻”主要通過將鐵鋰壓實(shí)密度提升至2.65g/cc、將三元電壓提升至4.45V，并對(duì)材料整體進(jìn)行高熵?fù)诫s和梯度包覆來實(shí)現(xiàn)高穩(wěn)定與低阻抗。

另據(jù)工程研究總院副院長(zhǎng)曹勇博士介紹，“G刻”電池在能量密度上的表現(xiàn)突出，即可于鐵鋰電池單體上實(shí)現(xiàn)190Wh/kg的能量密度、在三元電池單體上實(shí)現(xiàn)255Wh/kg的能量密度，同時(shí)兼具5C快充能力。 在負(fù)極方面，“G刻”基于多元石墨材料，通過對(duì)其梯度孔隙率進(jìn)行改善、建立多維超導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)、提高粘結(jié)劑分布和剝離強(qiáng)度等，來達(dá)到極片電阻率降低30%的效果。

輔材上，“G刻”還運(yùn)用了電導(dǎo)率超過12.4mS/cm的低粘復(fù)合電解液、吸液能力提高150%的超薄復(fù)合涂層隔膜等，并對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行極簡(jiǎn)改造，最終實(shí)現(xiàn)超快充能力的突破。

熱管理方面，國(guó)軒針對(duì)三元材料采用多面冷卻的解決方案，可實(shí)現(xiàn)單電芯換熱面積提升200%；針對(duì)鐵鋰材料則采用的是底部冷卻的策略，可相應(yīng)提升3%體積利用率。另結(jié)合陶瓷復(fù)材、高壓防拉弧、納米隔熱等，，“G刻”可實(shí)現(xiàn)電芯間的0熱擴(kuò)散。

產(chǎn)業(yè)化進(jìn)度上，G刻電池“發(fā)布即量產(chǎn)”，目前已開始推進(jìn)整車夏標(biāo)的測(cè)試。

瞄準(zhǔn)D、E級(jí)車對(duì)高性能電池的需求，國(guó)軒高科基于高鎳三元和4695大圓柱結(jié)構(gòu)推出了大圓柱快充電池“星晨電池”。

星晨電池容量為33.6Ah，質(zhì)量能量密度達(dá)285Wh/kg，體積能量密度達(dá)775Wh/L，并可在常溫循環(huán)2500次保持70%的健康狀態(tài)。

快充性能方面，星晨電池支持4C快充，即9分鐘內(nèi)從10%補(bǔ)能達(dá)到70%。

具體來看，星晨電池采用國(guó)軒自研的第二代硅碳材料，可實(shí)現(xiàn)1800mAh/g的克容量（提升30%）、1Ωcm電阻率（降低100倍）、92%首效、35%滿電膨脹和1200圈的單片電池循環(huán)。

其在極速電解液方面的創(chuàng)新則體現(xiàn)為60%的離子電導(dǎo)率提高、30%的電解液粘度降低和20%界面阻抗的降低。

電芯層面上，通過對(duì)電芯進(jìn)行梯度極片設(shè)計(jì)，可使得迂曲度降低20%、離子傳輸路徑降低30%；新型結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì)則將空間利用率提升了6%，最終可支持6C充電。

在產(chǎn)品研發(fā)之外，國(guó)軒高科在制造與供應(yīng)鏈垂直整合上的能力也使得星晨產(chǎn)品的綜合優(yōu)勢(shì)明顯。

據(jù)介紹，國(guó)軒高科第七代桐城工廠已實(shí)現(xiàn)um級(jí)精度生產(chǎn)；生產(chǎn)故障率嚴(yán)控在ppb級(jí)，cov降低50%。通過自動(dòng)化生產(chǎn)，該工廠實(shí)現(xiàn)了單GWh人力成本降低37.5%；疊加公司在材料端垂直整合及回收再利用上的布局，最終達(dá)到制造費(fèi)用降低50%的效果。

在制造與供應(yīng)鏈的支持下，星晨電池預(yù)計(jì)可于今年四季度實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，并先為國(guó)外主機(jī)廠進(jìn)行供貨。 此外，國(guó)軒高科也公開了其磷酸錳鐵鋰啟晨電池的最新進(jìn)展：預(yù)計(jì)今年Q2在滁州工廠實(shí)現(xiàn)SOP；第一批搭載啟晨電池的電動(dòng)車則將于Q3進(jìn)入SOP。

啟晨電池已獲得2個(gè)客戶量產(chǎn)定點(diǎn)，另為超過15家客戶送樣并進(jìn)入測(cè)試階段。

國(guó)軒高科還首次對(duì)其在全固態(tài)電池領(lǐng)域的技術(shù)選擇與產(chǎn)品布局進(jìn)行了介紹。

國(guó)軒全固態(tài)電池團(tuán)隊(duì)在材料端的三個(gè)技術(shù)突破主要是微納化固體電解質(zhì)、超薄膜包覆單晶正極和三維介孔硅負(fù)極。

國(guó)軒全固態(tài)電池選擇的是硫化物電解質(zhì)路線。基于對(duì)硫銀鍺礦型材料的微納化處理（D50不超過500nm），其電解質(zhì)可實(shí)現(xiàn)超過10mS/cm的高電導(dǎo)率。

此外，其超薄膜包覆的單晶正極可實(shí)現(xiàn)比容量為220mAh/g、三維介孔硅負(fù)極比容量則為1500mAh/g。

基于以上技術(shù)，國(guó)軒高科推出首款全固態(tài)電池產(chǎn)品“金石電池”。其中30Ah全固態(tài)電芯可實(shí)現(xiàn)350Wh/kg的質(zhì)量能量密度，800Wh/L的體積能量密度，電芯體系循環(huán)次數(shù)則可達(dá)3000次以上。

相關(guān)PACK則可實(shí)現(xiàn)80%的質(zhì)量成組率，280Wh/kg的系統(tǒng)能量密度，并支持單次充電續(xù)航1000KM。這意味著公司已實(shí)現(xiàn)從模具電池到車規(guī)級(jí)電芯制造的突破。

目前，金石電池已一次性通過了200度熱箱測(cè)試，安全性遠(yuǎn)超國(guó)標(biāo)需求。

據(jù)固態(tài)電池項(xiàng)目總工程師潘瑞軍介紹，在比較保守的時(shí)間線下，國(guó)軒全固態(tài)電池預(yù)計(jì)會(huì)在2027年進(jìn)行小批量上車試驗(yàn)；產(chǎn)業(yè)鏈建立起來的情況下，預(yù)計(jì)2030年會(huì)瞄準(zhǔn)350Wh/kg全固態(tài)進(jìn)行量產(chǎn)。