2021年1月8日，國軒高科第十屆科技大會暨供應商大會上，國軒210Wh/kg軟包磷酸鐵鋰電芯正式發(fā)布，這款電芯的容量55Ah、重量830g。

國軒高科工程研究總院常務副院長徐興無發(fā)布210Wh/kg磷酸鐵鋰電池

“磷酸鐵鋰電芯能量密度已經(jīng)去年底達到210Wh/kg，今年的目標是230Wh/kg?！?/p>

2021年1月8日，國軒高科第十屆科技大會暨供應商大會上，其工程研究總院常務副院長徐興無這樣說道。大會上，國軒210Wh/kg軟包磷酸鐵鋰電芯正式發(fā)布，這款電芯的容量55Ah、重量830g。

由此，可計算出，這款電芯的能量密度為212Wh/Kg。

國軒的另一大關(guān)注焦點，便是與大眾的合作情況。對此，國軒高科工程研究總院院長蔡毅表示，與大眾合作方面，目前正在緊鑼密鼓地進行中。

1

三條路徑提升電池能量密度

磷酸鐵鋰電池能量密度的提升，歸根結(jié)底是正負極材料的克容量的提升及關(guān)鍵技術(shù)的進步。為了達到這一點，國軒在三個方面進行行突破。

國軒高科磷酸鐵鋰電池能量密度發(fā)展進程

首先，提高正極材料的克容量。眾所周知，磷酸鐵鋰正極材料的理論克容量是170mAh/g，而2009年，實際在全電池中克容量只有不到120mAh/g，現(xiàn)在行業(yè)內(nèi)普遍也在146mAh/g左右?？梢?，磷酸鐵鋰正極材料的克容量還有較大的提升空間。為此，國軒自主研發(fā)了高性能LFP正極材料，克容量可以達到150mAh/g 。而且，國軒高科正極材料的壓實密度達到了領(lǐng)先的2.4g/cc，比一般水準高出0.1g/cc左右。

國軒LFP材料性能提升路線

一般來說，材料的克容量越高及壓實密度越大，電池的容量就能做得越高。

其次，國軒在磷酸鐵鋰化學體系中首次成功地應用了硅負極材料。硅基負極材料的理論克容量可達到4200mAh/g，高出石墨負極10倍有余。這也是眾多電池企業(yè)研發(fā)硅負極材料的重要原因。但是硅也有極大的缺點——膨脹率過高。硅負極充放電膨脹可達300%左右，而普通石墨僅為10%左右。

也就是說采用硅后，雖然克容量是提升了，但是循環(huán)壽命卻縮短了。因此，現(xiàn)階段負極很難采用純硅，而是在負極中參入一定比例的硅。但是，硅和石墨在充電嵌鋰的時候膨脹狀態(tài)不一致，電芯膨脹收縮的次數(shù)多了，結(jié)構(gòu)塌了，鋰就沒法進出了。為了通俗理解，可以將石墨和硅想象成兩個顆粒，顆粒剛開始可能粘在一起，但是兩者膨脹收縮比例差別較大，多次收縮膨脹后就會發(fā)生斷裂，從而降低了壽命。可見，硅負極的應用難度非常高。

不過，國軒高科還是采用了一系列技術(shù)手段，使硅負極克容量和壽命取得了某種平衡，達到可以應用的狀態(tài)。

第三，預鋰技術(shù)大規(guī)模應用。要理解預鋰技術(shù)，先要知道為何預鋰化。一般來說，鋰離子電池首次充電時，會造成大量鋰損耗，且是不可逆的。為了保障電池的容量，就需要把損失的鋰補回來一些，這種技術(shù)就是預鋰，目的是補償鋰損耗，延長循環(huán)壽命，從而達到減緩衰減的作用。

從技術(shù)路徑上來看，目前主流的補鋰方案可以分為兩大類：一是負極補鋰，主要是金屬鋰粉，金屬鋰箔或鋰的化合物；對于硅負極來說，由于首次充放電不可逆損失的鋰太多了，所以尤其需要預鋰。

預鋰化技術(shù)開發(fā)了很多年，難度非常大。因為鋰金屬是最活潑的金屬之一，空氣中的微量水分，都可能引發(fā)鋰金屬的燃燒甚至爆炸，所以，業(yè)內(nèi)對于預鋰技術(shù)始終停留在實驗室階段。國軒高科自主研發(fā)的預鋰化技術(shù)，突破一些關(guān)鍵技術(shù)障礙，使得該項技術(shù)能夠真正進行大規(guī)模的生產(chǎn)應用，這是一個巨大的突破。

應用這三大技術(shù)后，國軒的磷酸鐵鋰電池已超過了常規(guī)三元523電池的水平，接近三元622的能量密度。

2

JTM電池：上攻三元、下打鉛酸

除了提升能量密度，國軒還致力于解決電池行業(yè)另兩大痛點，成本降低難和電芯規(guī)格多及PACK適應性差的問題。針對這兩大痛點，國軒推出了JTM電池。

所謂JTM，就是Jellyroll To Module，即從卷芯到模組。這就是JTM的設計思路。

傳統(tǒng)工藝是先做成電芯，再到模組，再到pack。JTM的最大不同，是從卷芯直接到模組，再到電池包的工藝技術(shù)。也就是說省去了電芯組裝這一過程。不要小看這一省略，這大為簡化了制造過程，并獲得了與鉛酸電池相近的成本。

JTM磷酸鐵鋰電池和鉛酸電池相比還有很多優(yōu)點。首先，尺寸大為縮減，目前國軒推出的JTM磷酸鐵鋰電池是20Ah/12.8V，同樣電量尺寸只有鉛酸電池的一半（76*91*168）；其次，重量也有所下降，JTM磷酸鐵鋰電池重量只有1.75Kg，而鉛酸電池的重量約7Kg；此外，JTM磷酸鐵鋰電池壽命還很長，循環(huán)壽命3000周以上，鉛酸電池只有不到600周。當然，國軒的JTM電池也可以做成390、590以及其它尺寸的模組。

因為具備高度適配性，國軒高科將JTM電池稱為“變形金剛式的柔性模組”。它可以比較容易地設計制造成各種尺寸的模組，以適應千變?nèi)f化的電池包絡。

也就是說，可以實現(xiàn)在一條產(chǎn)線上生產(chǎn)廣泛適應的電池產(chǎn)品?？傮w來說，JTM電池可以使電池材料大幅精簡，極大簡化制造過程，電池性能大幅提高，綜合成本顯著降低，電池包絡適應性大大增加。

JTM優(yōu)勢

徐興無看來，磷酸鐵鋰電池還有可挖掘的潛力：“只要在正確的道路繼續(xù)走下去，持續(xù)探索，磷酸鐵鋰電池的能量密度仍將被不斷突破。”

3

大眾國軒聯(lián)合項目新進展

大會期間，國軒高科工程研究總院院長蔡毅做了年度工作報告，通報了大眾汽車和國軒高科的最新合作進展。

報告顯示，大眾國軒聯(lián)合項目組團隊總?cè)藬?shù)目前超過70人，其中大眾派駐的專家涵蓋模組設計、制造工藝、質(zhì)量、測試等職能。

報告還透露，雙方合作開發(fā)的MEB項目兼顧三元和鐵鋰兩種化學體系的標準MEB模組設計，目標是預計2023年實現(xiàn)量產(chǎn)供貨。（完）

返回第一電動網(wǎng)首頁 >