深度丨詳解長城電池黑科技:國產電動寶馬MINI越來越近了?

補貼退坡后, 動力電池 的“控鈷”和“去鈷”已經成為了電池行業的新風口?
無鈷電池的概念早在20年前就曾被提起,但受制于時代技術背景,無鈷電池技術至今未能實現落地。當下,電動車成本問題逐漸走向臺前,國內新能源補貼政策的下滑越發的推動了電動車行業的“降本”。
一臺電動車,僅電池成本就可以占據整車成本的30%-45%。在三元鋰電池正極材料中,僅單一鈷元素的成本便能占據整個電池成本的10%。 因此,無論是對特斯拉還是寧德時代和比亞迪,如何“控鈷”和“去鈷”成為了電池行業迫切需要解決的問題。
這一次, 長城汽車 的 蜂巢能源 ,打算拿出怎樣的黑科技呢?
?兩款無鈷電池,一顆電動汽車“衛星”?
2020年5月18日晚,蜂巢能源選擇線上直播的形式正式對外發布了兩款基于無鈷材料的電芯產品。廠家宣稱,這種NMX的無鈷材料具有高循環壽命、高安全性和高能量密度的核心優勢。
這其中有三個關鍵點值得關注。
首先,鈷元素在三元鋰電池的作用在于可以穩定材料的層狀結構, 蜂巢無鈷電池則采用了陽離子摻雜穩定氧八面晶體結構。 將兩種化學鍵能更強大的元素代替鈷摻雜到材料中。通過強化學鍵穩定氧八面體結構,減少了鋰鎳混排,大幅度改善了材料的穩定性,并可以在4.3-4.35V電壓下穩定工作,使能量密度提高。此外,這樣的方式還可以提高材料上限電壓,從而實現能量密度比磷酸鐵鋰提高40%。
其次,蜂巢能源的無鈷電池還采用了單晶體技術,用以改善電池的安全性和壽命。 相比多晶,單晶技術具有更強的顆粒強度和更加穩定的結構,耐壓力強度比多晶可以提高10倍。據廠家稱:采用這種穩定的晶體結構的電芯壽命,比多晶的高鎳三元高出70%。
最后一點則是蜂巢能源在無鈷材料的合成過程中采用了納米網絡化包覆技術 ,在單晶表面包覆一層納米氧化物,可以減少正極材料跟電解液的副反應,該技術有效改善了高壓下的材料循環性能。?
正是基于上述三種技術的融合,蜂巢能源發布了兩款全新的電芯產品。
第一款產品是基于590模組的電芯設計,容量為115Ah,電芯的能量密度為245Wh/kg。單從電芯能量密度上來看,與寧德時代NCM 811電池250-280Wh/kg對比來看,并不具備明顯的優勢。但從理論成本角度來說,無鈷材料的應用可以降低電芯成本近10%。
此外,這款電芯將在2021年6月份推向市場, 是基于通用化電芯尺寸設計基礎上完成的。 它能夠搭載到目前大部分新的純電平臺上。得益于新技術的應用,這款電芯在整車端可以實現15年120萬公里的質保。顯然,這款電芯并非某一款車型的專屬,而是意在整個新能源市場。通用化電芯尺寸也將“受眾”擴大的所有新能源車企,這也將是蜂巢能源直指寧德時代的一柄利劍吧。
第二款是L6薄片無鈷長電芯,容量226Ah,預計可以在2021年下半年實現量產。據悉,這款電芯正在與汽車企業合作開發,將采用矩陣式PACK設計,未來搭載該電芯的車型或將成為全球第一款可以實現880公里的續航里程的車型。另外還有消息稱,L6薄片無鈷長電芯也將會在長城的一款高端車型上搭載。
提升電池能量密度的關鍵:疊片技術+矩陣式PACK
早在去年11月,蜂巢能源便公布了疊片技術。 與傳統的卷繞式電芯相比,蜂巢能源的疊片技術明顯擁有更高的空間利用率,進而有效提升電芯本身的能量密度。 同時,據蜂巢能源表示,其目前已經掌握了高速疊片制造技術,未來可以實現每秒中裝配8片電極的生產效率,而且可以實現600毫米以上長電芯的高速化生產。
除了疊片技術外,矩陣式PACK形式也成為蜂巢能源提升電池包整體能量密度的重要一環。首先,電芯本身為偏平的長方體,可以很規則的進行排列。同時,在電池包內部又會形成多個矩陣模塊,既可以保證更高的空間利用率,又可以相互關聯且彼此獨立。?
相比較傳統電池位于頂部的極耳來說,薄片電池的極耳設計在電芯的兩側。 其優勢之一在于PACK后的線束整理更為簡潔且不會存在過多的空間浪費。 另外一個優勢則是改變傳統電芯只能靠單一位面的冷卻形式,這種薄片電芯可以通過上下雙層冷卻,實現對電池溫度更精準的控制,相對傳統的PACK,可以提高40%的冷卻效果。
在電池安全方面,蜂巢能源的無鈷電池產品已經通過了國標和歐標的安全性測試,在安全性能上優于三元電池。據介紹,以熱穩定方面為例,蜂巢能源的無鈷電芯能輕松通過150℃的熱箱實驗。
國產電動 寶馬 MINI的第一塊拼圖?
從2012開始切入電芯開發,到2018年從長城汽車獨立成為一家動力電池供應商,再到2020年正式發布無鈷電池,蜂巢能源在電池行業里算是一家不折不扣的新勢力,其野心也不可小覷。
一方面,一款基于通用化尺寸設計的電芯,代表了蜂巢能源已然將“視線”放到了整個電池供應鏈,而不再是長城汽車內部的供應商。 更低的電池成本以及和三元電池相差不多的能量密度,更符合現階段補貼不斷下滑的國內新能源趨勢。 另一方面更重要的是,蜂巢能源的新無鈷電池即將會成為長城汽車和寶馬汽車,尤其是國產MINI的關鍵因素。
相比較像上汽大眾、廣汽豐田這樣的傳統合資公司,長城與寶馬合資的“光束汽車”是中國首個民營車企與跨國車企成立的合資汽車制造項目,也是股比開放政策推出后落地的首個合資汽車制造項目。 這種全新的合作模式,意味著光束汽車的產品——國產電動MINI為股東雙方“共同研發”。 這一方面說明了雙方的優勢互補、話語權平等,另一方面也意味著長城汽車將擁有較高的技術和運營參與度。
用更直白的話術來說, 想要光束汽車真正運轉起來,需要長城擁有更深厚的技術硬實力。那么,蜂巢能源的無鈷電池就成為了最重要的籌碼之一。
而對于寶馬來說,插混車型和未來的i系列新能源已經確定繼續在華晨寶馬的鐵西工廠生產。加之與寧德時代的深度合作,無論是現款的插混,還是未來純電的i系列都已經實現了不錯的產品力,這點從5系PHEV的銷量上便可以清楚的看到。
但是,5系和X1的PHEV上搭載的高能量密度NCM811電池顯然不利于降低MINI的售價。畢竟,寶馬選擇將電動版MINI國產,是為了讓其突破中國市場每年3萬多輛的銷量。 而實現這一切的關鍵,便是在擁有足夠續航里程的前提下,擁有更低的售價。
顯然,蜂巢能源的存在為純電Mini的落地邁出了堅實的第一步,也為光束汽車項目帶來了一絲曙光。至于最終的未來,或許在2023年產品正式落地后就會有結果了吧。
本文來源于億歐,原創文章,作者:王新宇。轉載或合作請點擊 轉載說明 ,違規轉載法律必究。