该轮到中国动力电池被国外追赶了

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该轮到中国动力电池被国外追赶

在中国新能源产业崛起的过程中,技术一直是最重要的竞技场。

6月23日,当代安培科技有限公司以不到4分钟的视频正式发布了其第三代CTP技术。这项技术正式命名为“麒麟电池”。虽然视频本身很短,充满了动力电池的各种专业术语,但是“麒麟电池”的出现再次证明了一个事实——中国动力电池企业的技术实力已经稳坐世界第一梯队,而且不仅在生产规模上,在技术上也开始超越日韩前辈。

视频中,当代安培科技有限公司官员将“麒麟电池”与之前动力电池领域的“国外标杆”4680进行了对比。从电池的五大关键性能(能量密度、快充性能、导热效率、系统集成效率、安全性)“麒麟电池”高的不是一点点。

应该如何理解当代安培科技有限公司的这一技术创新?这种创新如何体现中国新能源汽车产业的发展?

中国的锂电池从来不跟风,要直接掰手腕。


回顾全球锂电池技术的发展,中国一直是“后来者”。目前,全球电源领导者之一的松下从1970年开始生产锂电池(至今已超过50年);当代Amperex科技有限公司的起点,即使算上消费电子时代,最多也只能追溯到1999年,相差近30年。

“后来者”的劣势也迫使当代安培科技有限公司从一开始就走上了一条更加“艰难”的发展路线。

以电池的形状为例。虽然在普通人看来只是大小和形状不同,但会显著影响电池的性能。从消费电子时代开始,日韩厂商就一直牢牢占据圆柱形电池赛道。它们的内在特点是一致性更好(电池单元差异小)、机械结构更强(更安全)和能量密度更高(电池单元易于卷绕和填充)。

正是因为这些优势,特斯拉在2008年选择了松下的18650(直径18mm,高65mm)电池。特斯拉2年前发布的4680(直径46mm,高80mm)(最近才开始量产)基本可以算是18650的全方位升级版。不仅在尺寸上有所增长(单个容量有所增加),在结构上也实现了一系列创新(无极耳等)。).

相比之下,包括当代安培科技有限公司在内的中国动力电池企业之所以走上大体积方形电池的发展路线,是因为圆柱形的电池电路“阻碍”了它们。这种电池虽然看起来方方正正,但其内部实际上是一个盘绕的结构,这就不可避免地带来了极大的一致性挑战(已经被高度自动化的机械生产解决了)和略低的能量密度(内角体积可能没有得到充分利用)。

上面我们对比的对象都是单体电池外壳。说到“把电池装到车上”,方形电池和圆柱形电池的优缺点完全转换了。

无论圆柱形电池怎么“拼”,电池之间都会有很多空隙。为了帮助电池散热,热管还必须弯曲成适合电池的连续曲面(如特斯拉电池结构图)。反过来,电池组的设计(也就是把所有的电池放在一起形成一个大盒子,然后装在车上)非常复杂,系统的能量密度进一步受损。

轮到方形电池的时候,拼起来就太简单了,因为所有表面都是平的,电池之间没有不规则的缝隙,散热管完全可以排成一条直线,使得电池组中空的利用更加高效,从而抵消了电池组固有的缺点。

以这款“麒麟电池”为代表的CTP(Cell to Pack)技术,说白了就是对“把方形电池装进电池组”这个大环节的进一步优化。

传统电池是先组装成模块,再放入电池组。除了电池,该模块还将具有控制、导电连接、塑料框架、冷却装置等。,这会占用额外的体积。但是模块之间会有一定的空隙,留下扣件、横梁、纵梁等物理结构。去掉模块就意味着切入这些冗余的结构,同样的体积自然可以插入更多的电池。

对比当前动力电池行业的实际产品性能,带模块的动力电池的体积利用率在40%左右。2019年,当代安培科技有限公司第一代CTP技术已将体积利用率提升至55%,而到了麒麟电池第三代,当代安培科技有限公司已将体积利用率提升至惊人的72%。

简单来说,与普通带模块电池相比,“麒麟电池”在相同体积下完全可以容纳1.8倍的电池容量,最终车辆续航里程可以提升近80%。

对于早已“面面俱到”的圆柱形电池,并没有“麒麟电池”这样的升级空空间。即使是最“高级”的4680,整体的卷利用率也只有63%。这种根本性的差距,再加上当代Amperex科技有限公司成熟完善的方形电池产品,最终让麒麟电池在同体积下比4680多装13%的电。使用三元锂电池,系统能量密度可达255Wh/kg,帮助纯电动汽车实现1000公里续航。

当然,动力电池组作为一个复杂的汽车子系统,并不是把过去所有多余的东西都去掉,只是把电池“堆”进去。一项名为“多功能弹性夹层”的技术被引入当代Amperex科技有限公司“麒麟电池”,通过单一结构彻底解决了电池单元的隔热(绝缘垫)、散热(水冷系统)、结构强度(横纵梁)的综合要求,成为提升麒麟电池系统能量密度的最大功臣。

根据当代Amperex科技有限公司发布的视频,这个器件是一个多通道、空为中心的横向可压缩金属结构。它不仅将各层电芯分开,还在整个电池组上增加了数十条横向加强筋,可以大大增加侧面碰撞的安全性。

横向压缩变形也是一大学问。电池组中电池的温度会在工作过程中发生变化,其尺寸也会随之变化。以前是空做一个间隔,这样就不会碰到对方,而在麒麟电池中,当代Amperex科技有限公司是让整个夹层自己拉伸。

空核心结构直接随冷却液流动,对每个电池单元形成“双面夹击”,从而获得远超方形电池“上下夹击”(接触面积更小)的散热效果。因为这种出色的散热效果,“麒麟电池”进一步提升了快充性能,达到了惊人的“4C”(1小时充电次数,即15分钟充电)充电速度。同时能在5分钟内完成热启动,10分钟内充80%的电。

特别值得一提的是当代安培科技有限公司已于今年4月申请了“多功能弹性夹层”装置的发明专利,这显然是其最新的自主研发成果。

根据当代Amperex科技有限公司官方公布的计划,“麒麟电池”将于明年量产。届时,搭载该电池的全电动新能源汽车容量将提升至少40-50%,同时具备15分钟快充、更大车载空等一系列优势,很可能在全球新能源行业掀起新一轮动力电池革命浪潮。

被追的都换成宁德了。

近年来,在不经意间,锂电池领域“中国追日韩”的趋势,变成了“日韩追中国”。当代安培科技有限公司在乘用车锂电池市场的快速发展就是最好的例子。

截至2021年,当代安培科技股份有限公司已连续五年占据全球最大动力电池企业的宝座。2021年装机容量达到96.7GWh,同比增长167.5%,全球市场份额进一步提升,从2020年的24.6%提升至32.6%。

增加的8%的市场份额主要来自日韩的“第二”和“第三”LG和松下。2020年,当代安培科技有限公司和LG化学对特斯拉上海工厂的供货比例为2:8。到了2021年,这个数字变成了7:3。特斯拉的“叛逃”行为显然是当代安培科技有限公司综合竞争力的最佳体现。

在已经在全球和国内动力电池市场站稳脚跟的前提下,当代安培科技有限公司还在进行自己的扩张计划,但下一步是直接跳到欧洲。

图林根州的第一家海外工厂当代安培科技有限公司于今年4月获得了当地政府颁发的生产许可证。该工厂生产的动力电池将供应给德国三大全球领先车企:奔驰、宝马和大众。

通过与更多国际车企的深度合作,当代安培科技有限公司必然会从国内新能源汽车市场走向全球新能源汽车市场,并迎来更高的发展速度。

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