EN
ob欧宝体育官网在线登录入口
ob欧宝体育官网在线登录入口颠覆传统圆柱电池!比克新品开创高倍率小动力电池赛道

时间: 2024-11-20 18:42:57 |   作者: ob欧宝体育官网在线登录入口

  3月27日,国产老牌电池供应商比克电池召开新品发布会,推出了新新一代全极耳系列小型动力电池产品。这是比克电池的第三代小型动力电池技术,但跟我们汽车圈关注的电池技术不太一样,它的应用场景更细分。

  围绕着最新一代技术,比克电池发布了三大新品,其中有应对专业级电动工具应用场景而生的INR21700-40D、面向消费电子的INR21700-45D,以及面向专业赛用电摩场景的INR21700-50D。几款电池都有不同的侧重点,但目标只有一个——提高电池的倍率,大幅度降低内阻。

  一切的重点是比克小型动力电池第三代电池技术当中的全极耳结构,基于新结构,比克新一代小动力电池有高功率、低内阻、低温升、充电快、长循环、高容量六大特性。内阻相比前代降低80%,温升降低80%,充电时间缩短50%,循环寿命和续航时间分别提升140%和130%。

  它的最大充电倍率提升到5C,最高放电倍率为25C,工作时候的温度区间为-40℃-80℃。与之相比的第二代双极耳结构,最大充电倍率和最大放电倍率分别为2.5C和10C,工作时候的温度区间在-20℃-75℃之间,部分技术指标只有全极耳电池的一半。

  可以说,比克第三代小型动力电池技术有如此大的升级幅度,有全极耳结构的功劳。

  早期的18650电池和21700电池体积普遍较小,采用的多数是单极耳/双极耳方案,细长的极耳在电池里面并不利于电流传导,充放电非常容易造成极耳与极耳之间的连接处堆积过多热量,进而导致电池性能直线下降,严重的还会导致热失控。

  目前主流的圆柱电池仍以双极耳为主,但考虑到部分大电流瞬间充放电的高倍率场景,多极耳甚至全极耳结构会更加理想。

  区别于单极耳/双极耳电池,全极耳电池的特点是将整个正负极集流体变成极耳,通过集流体与电池壳体或集流盘的全面积连接,大幅度降低电池的内阻和发热量,解决了高单位体积内的包含的能量电芯的发热问题。这种结构也被称作无极耳,特斯拉的4680圆柱电池采用的就是这种结构。

  解决了内阻大导致的温升问题,电池的充放电倍率、能量密度向上一个层次,整体性能也就实现了对双极耳/单极耳结构的大幅超越。

  计算能力更强的智能终端设备、运转性能更充沛的电驱动系统走进了我们的生活当中,系统用电量增加,使得小型动力电池的应用场景出现了续航不足、功率不够、充电效率低下等问题。锂离子作为电气设备的核心部件,如果不跟上时代的脚步,未来用电设备和动力电池之间的矛盾还会促进放大。

  就像我们日常会用到的两轮电动车、电摩,为了支撑电机的高性能运转,必须要有高倍率充放电的电池进行配合。用电功率升高加速了电量消耗,从而造成续航不足、频繁充放电影响电池使用寿命等一系列问题,大大限制了电动化设备的体验。

  另一方面,业内的18650圆柱电池容量已达到3.5Ah,21700圆柱电池容量也来到了5.8Ah,以目前的技术和材料,高容量方向已经触碰到了天花板,边际效应只会慢慢的明显。在这样的背景之下,比克电池选择了向高倍率电池进发,用全极耳结构打开圆柱小型动力电池的新赛道,这样的前瞻布局离不开对市场需求的长期观察。

  当然,最新一代的INR21700系列新产品是一次新技术的突破,比克电池目前放眼的更多是小型电动产品等细致划分领域。全极耳短期来看也并非双极耳的替代技术,而是一种对高倍率高性能方向的探索。

  根据GGII的预测,2022-2027年,中国小动力锂电池市场年均复合增长率将超过30%,成为锂电池增长最快的细分市场之一。锂电池不仅在新能源汽车爆红,日常当中许多电动工具都是锂电池的主要「战场」。

  总结下来,比克电池发布的三款新品,都是高倍率取向的,并非强调高容量。前面有提到,电池高容量方向已经触碰到天花板,把重心放到电池高倍率上,开拓新赛道,提高电池的充放效率,电动产品的体验也能提升。

  但对于电池技术而言,从研发到量产是个漫长的过程,除了新技术应用,还要在制造工艺、材料配比、稳定性、安全性、良品率、经济性等多个角度综合考量,还要经过长期的调整和验证,锂电池一路走来并不是特别容易。比克三款全新电池的技术参数十分优越,但脱离量产和应用聊技术是不现实的。

  比克电池宋华杰表示,全极耳电池的创新点在于结构,材料体系上相比之前没有太多变化,为了把电池容量做高,他们采用的依然是高镍材料,镍含量高达90%,负极材料是目前可以量产的石墨烯混硅体系,使用了三代预锂化硅提升容量。

  此外,碳硅负极材料在全极耳电池当中也有着较好的应用场景,其优点是效率高达92%,并且国内多家供应商都可提供,为全极耳电池量产打下基础。

  全极耳电池的难点并不在于材料,真正的挑战在于工序,涂布、滚压、分切、组装都与传统双极耳圆柱电池不同,早期的生产效率并不会很高,目前全极耳产业链的自动化还没那么成熟和完善,尤其是集流盘的焊接方式,行业有许多种,不算是标准件,也限制了设备的生产效率。不过宋华杰认为,随着规模化生产的推进,生产良率会逐渐提升,比如INR21700系列新品,早期样品良率大概是85%,后期将会提升到97%以上。

  比克电池也十分重视电池的价格,宋华杰称在新品制造设计阶段,就尽可能地优化工艺,用更简洁、更好的方式打造产品。具体来说,规模化量产和比克智能化生产线可以大大降低成本,而且40D、45D、50D三款产品之间共用钢壳和帽盖,零部件共享,并建设数字化智能工厂,来实现更好的生产效益。生产效率、良品率提上去了,经济效益也会更可观。

  前面也提到,比克小型动力电池面向的领域很宽泛,光是专业级电动工具、智能生活、交通出行这三大领域就包含数不清的用电产品。例如,专业电动工具注重电池的瞬间大电流充放电倍率,需要更高性能功率型小动力电池。在全极耳结构加持下,电池的充放电倍率更高,专业级工具的效率也能得到更优秀的释放。

  另外就是智能生活领域,扫地机器人等智能终端产品,计算能力比以往更强,同样需要小体积,容量大、功率高的电池产品,比如比克的18系列。还有一个就是交通出行领域,目前国内以及一些东南亚国家的油改电趋势不断爆发,两轮电动车、电摩等小型交通工具需求膨胀,带动动力电池发展。无论是主打长续航还是高倍率,比克都已经有对应的产品线,应对高性能电动产品的使用场景。

  针对新能源汽车应用场景的问题,宋华杰也做出了解释。他表示最新发布的产品是以高功率放电的产品,放电倍率做到了5C,电量很快就会用光,而电动汽车的放电倍率往往不到1C,所以就算INR21700系列新品能够在最低-40℃的环境下工作,未来也不会直接用到北方市场的电动汽车领域中。

  不过低温性能并非由全极耳结构决定,而是比克电池电解液配方具备的特性,未来也有一定的可能应用到更多动力电池上。

  目前锂电池出海同样是大热门,宋华杰透露目前海外客户占比为50%,比克也在推进和一些欧洲客户联合建厂,或通过技术输出的模式进行合作。他表示中国电动汽车、锂电池还有太阳能电池合计出口规模突破万亿,达到1.06万亿,增长近30%,出口慢慢的变成了了新的增长点。

  但随着竞争逐渐加剧,为了追求更低的成本,许多地方都开始追求本地化生产,国内企业想要获得国外的补贴,本地生产是必要条件。他们在2023年调研的一些客户会逐渐到海外落地,建设自己的工厂,比克也在持续向这个方向推进。

  专注电池技术二十多年的比克电池,见证了锂电池技术的发展,作为老牌电池供应商,比克也在时刻把握市场需求和技术风向,不断巩固和突破自身。以前的国内锂电池高度依赖进口原材料,现在基本上国产化,中国也成为了锂电池的进出口大国。

  比克的电池战略是多元的,无论是高容量、低放电倍率,还是主打高充放电倍率的场景,都布局了对应的产品,21700-40D、45D、50D对应后者,21700-55E、58E、60E则对应前者,覆盖了大部分小型动力电池的使用场景,又打通上下游,做好供应链把控和标准化定制,实现了更精细的产品定制和成本控制,做更好、更有性价比的动力电池产品。

  以目前的技术和材料,锂电池的绝对容量已达到了天花板,边际效应十分明显。因此,比克另辟蹊径,开辟出高倍率充放电赛道,又借助全极耳结构,解决了传统圆柱电池的痛点。

  另外,安全性也是比克电池长期关注的核心,比克电池的电芯容量一直做得比较高,带电量更大,确保电池安全成为了重中之重。在研发产品阶段,他们通过计算机模拟,避免内部短路。同时比克也会通过热仿真技术,确认电池充电时各部分的热量积累情况,并解决设计不合理的地方,让热量均摊变得更均衡。

  全极耳是一项较为先进的工艺,所以在选材上,比克选择了稳定性更高,镍含量相对低一些的材料,以保障电池的整体稳定性,而非一味做指标堆砌,必要时也会添加特定的材料稳定散热、隔热,从设计层面确保电池安全。

  总之,在保证电池安全基础之上,比克不断通过技术革新,提升产品竞争力,应对能源转型的巨大需求。从全极耳结构开始,比克已确定进入了电池的新时代。