锂电池仿真6大核心技术与应用.docx

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1、锂电池仿真6大核心技术与应用目录1 .序言12 .无钻化23 .4C超快充34 .短刀电池电芯长薄化45 .叠片技术86 .预锂补锂97 .可预见性10将下一代动力电池技术概括为六大方向：无钻化、4C快充、短刀电池、叠片技术、预锂补锂、可预见性1 .序言基于电化学材料及结构体系的基础创新和产业化突破，利于中国企业和产业把握新能源行业的主动权，反哺全球能源转型。下一代动力电池技术正在快速逼近，从系统结构设计到材料体系优化，中国动力电池企业开始展示出越来越强的底层创新能力。系统结构创新层面，CTPCTCJTM.CTB、OneStop等创新技术层出不穷；材料体系创新层面，无钻电池、快充电池、钠离子电

2、池、锂硫电池、固态电池、高锦铁锂电池等纷纷出圈。与此同时，动力电池技术多元化也在驱动着装备工艺的复杂化与革新化。动力电池技术创新背后，既有来自全球能源变革与新能源产业升级的驱动，同时也是电池企业参与市场竞逐的关键祛码。动力电池作为新能源汽车的基石部件，技术的创新突破也与产业升级空间息息相关。宏观上，这六大方向的底层逻辑源于“一纵一横一圈层”的产业发展规律。一纵指的是“矿产资源一关键材料一电池材料一电池装备一梯次回收一资源再生”纵向一体化；一横指的是在充换电基础设施、智能制造、电池银行等横向协同环节进行多元化拓展；为横纵向服务的是外围整个生态圈层，包括金融服务，产业园运营、资本创新等。微观上，这

3、六大方向直击当下亟需解决的企业痛点与用户痛点，如资源瓶颈、补能及安全焦虑等。毕竟无论电池技术的路线怎么变，根本目的都是在可负担成本内，让电动汽车变得充电快、高安全、跑得远。就行业的技术变革动态来看，这六大方向也是动力电池演化中的行业共识。2 .无钻化全球66%钻产量都出自政局不稳定的刚果（金），中国钻储量仅占全球储量的1%左右，钻资源的稀缺严重威胁动力电池供应链安全。同时，钻在正极材料成本中占重要部分。以三元523电池体系为例，钻的材料成本占比达20%,其价格波动会直接影响到电芯成本。因此动力电池“去钻化”已成全球行业共识，三元体系高银低钻更是技术热门。但宽泛而言，只要是锂电池的正极材料中不含

4、钻元素，都可以被叫做无钻电池。除了低钻化的三元电池，磷酸铁锂、磷酸锦铁锂等也包括在无钻体系内。杨红新表示，未来锂电产品分布中，“大无钻系”电池市场占比将超过70%,可覆盖AOo-BC级，300-700公里续航的乘用车，以及轻型动力车和商用储能。不同于其他电池企业的“少钻”电池，蜂巢能源的层状无钻材料电池是真正的“0”钻电池，并且是全球首家成功研发出无钻电池的企业。相比同级别的高银三元电池，蜂巢无钻电芯具有高安全性、高能量密度、高循环寿命和低成本的核心优势，循环寿命可达3000次以上，能轻松通过150的热箱测试和140%SOC的过充测试。杨红新透露，蜂巢能源将于2023年推出第二代层状无钻电池，

5、预计成本与磷酸铁锂接近，续航可达到800Km03 .4C超快充4C充电是指电池在一刻钟（15分钟）内充满，像3C充电在三分之一小时（20分钟）内充满，2C充电在一刻钟（30分钟）内充满。分钟）。所以4C充电在今天也是快充的代名词，是各行各业一直追求的标准，比如新能源汽车、手机、电脑等都在追求4C快充。目前，即将实现4C快充技术的新能源车型仅有两款，分别是极虎阿尔法SH1版和小鹏G9（高配版）。快速加热和快速冷却使电池快速达到并长时间保持最佳充电温度，从而在15分钟内实现快速充电。IC充电相当于多少A?两者之间没有固定的比例。通常，电池的容量称为IC。IC充电是在一小时内将电池充满。如果一块电池

6、的容量是15Ah,那么IC充电就相当于1.5A,3Ah电池，IC充电就相当于3A,也就是说IC充电相当于多少A是由电池容量决定的。至于新能源汽车充电IC相当于多少A,除了动力电池组的容量外，还会受到充电电压和功率的影响。通常，充电电压和功率越高，电流越大。2023年上半年，新能源汽车产销两旺，市场渗透率已达21.6%。为缓解电动出行“里程焦虑”和“补能焦虑”，布局超快充已是大势所趋。基于800V高压平台的电池快充成为目前业内布局的重点。随着800V车型如极狐阿尔法S、阿维塔11、小鹏G9、长城机甲龙陆续上市，2023年成为800V车型量产元年。但超快充落地的一大挑战在于充电基础设施严重不完善。

7、目前可匹配超快充车型的充电桩/站数量远远达不到建立超快充生态的需求。除了受前期高额投入成本制约外，超充站的建设严重依赖于电网的稳定性。适配于80OV高压快充的超充站需要超大电容匹配，而电网进行电容改造的力度和速度，直接决定了普及率。超充站在短期内造成的用电高峰，需要大量、高效的电缆通道以及其他配套设施支持。不可不谓艰巨的改造工程。今年8月西南地区的限电潮更是引发了对电网稳定性的忧虑。因此，虽然业内已有电池厂商落地量产了更高倍率的快充电池，但从整车及充电设施经济性、公共电力稳定性出发，4C电池方能在里程焦虑与现实配备间实现较好的平衡性。中短期来看，4C+800V是公共电网可承受范围内的最优方案，

8、并且可避免不必要的热管理隐患。今年年底，蜂巢能源预计发布实现4C+800v快充能力的新电池技术。4 .短刀电池电芯长薄化进入2023年，中国市场电动汽车渗透率已经突破30%,汽车电动化时代全面到来。随着规模的指数级扩大，车企对动力电池极致安全、极致性能、极致成本的需求日益迫切。从技术创新的趋势来看，大圆柱和短刀正在重塑三元电池和磷酸铁锂电池的技术路径。大圆柱电池在生产效率、成本、安全和性能上的“理想表现”，被认为是高银三元的优异载体；磷酸铁锂本身具有成本、安全优势，如何更好发挥其性能？市场已经给出了答案。多位电池领域人士表示，未来大圆柱将是高银三元的标准化形态之一；而磷酸铁锂、磷酸锌铁锂电池将

9、趋向选择叠片方形电芯解决方案，这其中以扁平化的“短刀电池”为主要方向之一。与大圆柱电池当前仍需要破解制造工艺痛点，提升良率，处于大规模产业化前期不同，短刀电池则进展很快，磷酸铁锂电池今年已经正式进入“短刀时代”。在近期国家工业和信息化部公布的第371批、372批、373批道路机动车辆生产企业及产品公告中，共有20余款新能源乘用车车型搭载了蜂巢能源的短刀电池，配套数量之多创下新高。在2023年的电池日上，蜂巢能源正式宣布，旗下电池产品未来将全域短刀化，“短刀电池”的名字开始走进人们视野。据介绍，短刀电池采用叠片工艺，尺寸涵盖30Omm600mm,是具备极高兼容性的大容量长薄化方形电芯。实际上，蜂

10、巢能源短刀电池已经内部研发了多年，早在2019年4月上海车展期间，就曾公开亮相过叠片方形16电芯（电芯长度60Omm左右），当时叫长薄电芯，也即后来的短刀1600。历时四年产品创新和迭代完善，短刀电池在能量密度、循环、制造效率、安全和成本方面逐渐显露出竞争优势，从一家企业的单个产品，走向了电池产业的共同选择方向。短刀电池配套车型销量暴增8月1日，吉利银河发布的最新数据显示，搭载短刀电池的吉利银河17,7月销量达到10058辆。吉利银河17今年6月上市，当月销量为9673辆，上市第二个月即实现破万，刷新“中国混动SUV市场月销破万速度”。其背后短刀电池极致性能和极致性价比功不可没。无独有偶，同样

11、搭载蜂巢能源短刀系列电池的哈弗枭龙系列今年5月甫一上市，销量表现也同样不凡随着短刀电池逐渐得到市场检验和验证，尤其是热销旗舰车型大批量使用后验证了其具有更好的性能和性价比，越来越多的车企和车型开始咨询、寻求订单。在工信部公布的最新三个批次申报车型中，蜂巢能源累计配套乘用车车型达到26款，仅次于宁德时代，位列第二。另方面，随着导入车型增多，以及热销车型开始批量搭载短刀电池，直接带动蜂巢能源短刀电池需求放量。蜂巢能源正通过产能布局和导入飞叠工艺，提升生产效率，增强稳定供货能力。7月22日，蜂巢能源在盐城基地一期生产线现场举行仪式庆祝其飞叠短刀1400电芯累计生产超50万支。从5月份第1支电芯下线到

12、目前单线稳定日产超过IOOOo支，累计生产50万支，蜂巢能源用时2个月，创造了公司迄今为止全新产品、全新产线的生产爬坡最快纪录。为满足市场需求，蜂巢能源正加快国内外生产基地短刀电池产能投放。7月26日，蜂巢能源盐城基地举行二期项目首条飞叠短刀电芯产线投产仪式。基于盐城一期首线的成功经验，飞叠技术的产线量产应用更加成熟，二期产线的产能规模预计将大幅提升，进一步提高为市场客户交付高品质飞叠短刀电池的供货能力。据悉，蜂巢能源盐城基地二期总建筑面积39万平米，包含9条飞叠电芯产线和9条相应的模组PACK产线，其中9条电芯生产线均导入飞叠设备，单条电芯产线最高生产效率可达24PPM,主要生产62Ah、9

13、0Ah、142Ah等主流短刀电池产品。同日，蜂巢能源上饶二期项目成功投产，该项目规划产能20GWh,应用蜂巢能源自主研发的飞叠技术，主要生产多型号的短刀系列电芯，配套长城汽车、吉利汽车等国内主流自主品牌。不仅于此，蜂巢能源常州基地、盐城基地、南京基地、湖州基地等多个基地短刀电池陆续量产，产能爬坡速度加快，交付能力持续提升。此外，蜂巢能源成都基地、德国基地短刀电池也正按照计划稳步推进。磷酸盐系电池配短刀，成多家企业技术方向针对纯电动、插混车型，以及轿车、商用车、SUV、MPV等不同车型，短刀电池的尺寸灵活和广泛适配不同车型的优势正随着相关车型渗透率快速提升开始凸显。针对PHEV市场，蜂巢能源推出

14、的一款1400短刀电池，容量62Ah,采用叠片两侧出极耳设计，功率高、内阻低，自发热损耗低，性能同比提升10%以上，还通过了针刺、高低温、热箱等系列安全性能测试。1400凭借灵活的尺寸以及高能量密度，对应的PHEV电池包也可以采用CTP结构，体积利用率得到提升，电量更高，续航更长。值得注意的是，随着动力电池技术逐渐成熟，从下游市场需求趋势的演变来看，低成本、高安全性和高集成正成为电池技术发展的重要方向。这也是磷酸盐系（磷酸铁锂、磷酸锦铁锂）短刀电池作为主流解决方案崛起的重要背景。磷酸盐体系天然具有高安全、低成本的优势，已经成为市场主流。通过做大电池尺寸，提升制造效率，对于进一步挖掘磷酸盐系电池

15、能量密度、循环、安全、容量和降本目前己经成为了业界的普遍方向。短刀电池尺寸涵盖30Omm60Omm,相较于传统方形电池，通过长薄化设计，可以有效提升电池能量密度、循环寿命和安全性，电池容量更大。同时长度不超过600mm,可以降低电芯制造难度，电芯产线良率、制造效率相较长刀更优。在开发短刀电池产品上，飞叠技术量产应用是蜂巢能源在动力电池制造工艺上的一个颠覆性创新。蜂巢能源飞叠技术可以媲美卷绕效率的叠片技术，达到了0.125S/片，解决了叠片技术长期以来最大的难题一一效率。此外，飞叠技术还应用了热复合、CCD在线监测等先进技术，确保短刀电池在安全、一致性、性能方面更优，且制造成本进一步降低。这也是

16、吉利银河、长城、Ste1Iantis、小鹏、岚图等选择蜂巢能源的关键。从产品技术迭代方向和满足市场需求来看，越来越多的电池企业加入到大尺寸、扁平化短刀电池阵营。今年5月，国轩高科发布尺寸在600mm左右的磷酸锌铁锂体系1600启晨电芯，该电池也采用短刀方案；同月，瑞浦兰钧CB500磷酸铁锂长电芯下线并实现首批交付，供货国内知名整车厂进行整车路试。此外，国内多家企业都已布局尺寸在30Omm600mm,具备高兼容性，采用磷酸铁锂/磷酸锅铁锂材料的短刀解决方案。这也不难理解，率先在这一技术领域“吃螃蟹”，并将飞叠引入的蜂巢能源，今年俘获众多主流车企订单，需求和装机开始爆量。磷酸铁锂+短刀的高兼容、广泛适配性，以及飞叠技术赋能带来的制造效率提升和成本竞争力，正在改写储能