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高能动力电池“问顶”量产电动汽车福音已至
发布日期: 2024-04-13 05:10:12
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  导读:中国是全球最大的新能源汽车生产国、消费国,也是顶级规模的汽车出口国,中国去年出口新能源汽车67.9万辆,同比增长120%,连续八年产销量全球第一。其背后还有占世界市场约50%的汽车动力电池第一生产大国的“背书”。近年来,电池行业杀出的一匹黑马——瑞浦兰钧在上海车展发布了“问顶”电池的量产落地,令人刮目相看之于,还想对其所以然一探究竟。

  行业分析表明,2023年可能是中国新能源汽车(主要指电动汽车)市场增速的一个转折点,为什么这么说呢?经过连续3年的快速地增长后,2022年国内新能源车市场渗透率已达30%,这在某种程度上预示着这个市场已经难以实现高增速,整个产业遇到了非常大的挑战和发展阻力。对国内许多动力电池企业而言,经营方面很艰难,从原材料到电池企业库存都比较高,导致纷纷减产,行业洗牌可能随时发生。

  面对目前的困局,行业有经验的人指出,动力电池企业的出路在于:重视知识产权布局、精进企业创造新兴事物的能力及极限制造能力,才能增强中国动力电池企业在国际上的竞争力。在建立知识产权护城河方面,瑞浦兰钧从成立之初就很看重,在每个新产品、新技术开发之前,都会进行专利调研和分析,规避潜在的风险。截止目前,该企业具有800多项专利,核心技术均申请了专利保护。在精进创造新兴事物的能力方面,最近8-10年,中国动力电池行业有了长足的进步。续航里程也因此从最开始的200km提升到现在的700km以上,甚至有了1000km的技术储备;充电时间、循环寿命等关键技术指标也得到大幅度的提高。这些都是持续加大研发投入,确保技术创新的结果。

  2022年8月,瑞浦兰钧发布“问顶”电池,通过全新结构创新及高面密度、高压实电化学体系创新等方式提升了10%活性物质利用率,将方形铝壳磷酸铁锂(LFP)电池的体积单位体积内的包含的能量提高到450Wh/L,较现有装机电池高10%以上,实现了行业新突破。值得一提的是,这些革命性技术同样适用于三元电池。

  所谓极限制造能力指的就是规模效应。动力电池产业是一个大制造产业,电池降本一方面依赖于原材料价格的下降,另一方面要通过极限制造来实现。据了解,目前瑞浦兰钧一些型号电芯的良率在96%以上。现有高速产线PPM,正在开发的高速产线PPM,单线产能也在大幅度的提高。这些都有助于大幅降造成本和能耗。

  2023第二十届上海车展期间,瑞浦兰钧重磅量产首发最新158Ah和200Ah电池。虽然2023年的不确定性很大,却并没影响瑞浦兰钧的既定研发节奏,相反,2023年却成为了瑞浦“问顶”电芯的元年。正如瑞浦兰钧副总裁侯敏博士所说:“‘问顶’电池的量产落地不仅是我们从电芯到系统制造的一次飞跃式进步,对行业解决现阶段锂电的高比能、高安全痛点问题也是一次里程碑式的进展。”

  此次量产落地的158Ah、200Ah“问顶”电池用实力诠释了瑞浦兰钧“高能问顶,续航无界”的理念。以量产的158Ah磷酸铁锂电池为例,相比传统方案,“问顶”电池的优点是长续航、长寿命,具体讲有以下几点。

  首先看单位体积内的包含的能量,在磷酸锰铁锂领域,瑞浦兰钧一直在努力实现比磷酸铁锂更高的单位体积内的包含的能量、更低的每瓦时成本和更佳的低温度的环境性能,而且具有比三元电池更佳安全性能。在一样体积下,“问顶”电池实现了更高的单位体积内的包含的能量,在快充、循环寿命及可靠性方面也有不错的表现。瑞浦兰钧已将量产的“问顶”158Ah电池电芯的质量单位体积内的包含的能量达450Wh/L。根据弗若斯特沙利文的报告,瑞浦兰钧电芯的单位体积内的包含的能量均为行业顶配水平。据了解,目前,瑞浦兰钧的“问顶”200Ah三元锂电池电芯的质量单位体积内的包含的能量也达到了650Wh/L。

  再看续航能力和整车价格的关系,在相同续航条件下,“问顶”电池成本更低,这对消费的人买车时很关注的车辆总价特别的重要,因为电池的费用通常要占到整车价格的60%。为此,车企也在大声疾呼:“动力电池产业链上游价格太高,价格压力直接传导到整车厂。”据介绍,由于采用电芯通用技术,“问顶”电池能同时应用于磷酸铁锂和三元体系电芯,使新一代磷酸铁锂电池续航能力已突破700公里;而在三元电池上,“问顶”电池可以让中镍三元电池在兼顾高安全、长寿命的同时,续航里程突破1000公里。在续航里程满足规定的要求的条件下,整车厂就能够正常的使用较小的电池来降低成本。

  第三是安全性能,相比三元方案,“问顶”电池更安全。用158Ah“问顶”酸铁锂方案可以直接替代三元方案;而200Ah“问顶”三元中镍方案的续航能力可以赶上常规三元高镍方案。有必要注意一下的是,镍是活泼金属,含镍电池没有磷酸铁锂那么安全。“问顶”电池采用一体化紧密连接结构,解决了制作的完整过程中的多个的痛点问题,同时提升了振动冲击性能,进一步保证了安全性。

  总之,“问顶”电池突破了方形电池行业天花板的体积单位体积内的包含的能量,对续航能力与安全性能的全面提升,使瑞浦兰钧在技术层面站在了行业领跑位置。

  据了解,“问顶”电池采用自主研发的核心技术,融合了电芯结构技术、稳定固液界面技术、双高电极技术、工艺和装备技术五大创新,可大范围的应用于很多类型的方形铝壳和长电芯。它既可应用于磷酸铁锂电池,也可用于三元锂电池产品,实现了双高电极的应用,并持续增强电池的能量特性及安全特性。从电池的内部结构来看,电池电芯的顶部和盖板的下底面非常接近,电芯空间利用率超越了圆柱电芯。这也是瑞浦兰钧将其命名为“问顶”电池的由来。但“问顶”的技术并不简单,它得益于瑞浦兰钧的多维创新。

  从技术角度看,瑞浦兰钧的王牌技术是SCL模切工艺和极简顶盖技术,其他技术包括硅碳、补锂、微观界面、半固态、“问顶”结构和棱柱型/大圆角电池等技术。例如,独创的SCL变极耳模切技术,改变其与转接片的连接方式,通过缩短极耳长度50%,空间高度比同行高了2mm左右,有效提升了电池壳体内的空间。该技术可避免模切阶段双刀模切而产生极片尖刺台阶,提高正负极卷芯顶部空间的利用率,从而提升电池空间的使用率。

  结合一体化焊接技术,实现了电芯内部结构的一体化连接,获得了超强过流能力,同时将原有的顶部空间由15mm缩减到了8mm,使空间利用率有效提升7%以上。传统的注塑顶盖结构及铆接加焊接顶盖结构较为复杂,工艺难度高,瑞浦兰钧的极简顶盖技术在简化工艺的同时,提高了电芯的有效可用电量,并降低了电池重量及生产所带来的成本。结合以上全方位体系结构的创新优化,瑞浦兰钧电池的体积单位体积内的包含的能量提升多达10%。

  瑞浦兰钧“问顶”历时两载磨炼,攻克百项工艺和设备难题,现在完成了量产工艺突破,产品终于量产在即。目前,瑞浦兰钧正在与合作伙伴携手定义新的电池时代。对于高端车市场来说,超长续航是起码的能力,动辄800-1000km。“问顶”电池的量产落地,意味着兼备长续航与高安全性、性能全方面提升的“问顶”系列将陆续投入规模化生产并搭载上车。

  在乘用车的产品设计方面,瑞浦兰钧坚守高面密度、高压实的设计理念,围绕双高设计的多维固液界面、宏观微观技术,深入构建多维孔隙结构,实现了浸润技术的突破。创新性的“问顶”结构、正负极材料颗粒尺寸调控技术、超薄箔材、高安全性隔膜及电解液的应用,赋予了“问顶”电芯长寿命、高安全的性能,增强了电芯在全寿命周期应用中的可靠性。这些都为高端纯电车型厘清了思路,给足了信心。据介绍,“问顶”LFP电池组已完成了全面设计认证,2023年2月,在客户端搭载整车完成了极寒冬试挑战。

  “问顶”158Ah的量产落地,意味着瑞浦兰钧在电池在安全与续航方面迎来了又一次跨越式升级,印证了瑞浦兰钧秉持全球化和高水平发展的理念,用先进的研发技术实力和大规模高质量的制造实力引领攻克行业新问题,不断满足行业新需求,推动全行业核心技术的创新和发展。针对不同续航能力的车型,瑞浦兰钧将会持续推出方形、超薄长尺寸的多元化电池产品,“问顶”家族的产品也将会大范围的应用于纯电、混动、增程等多车型领域。

  此次发布的“问顶”450开创了磷酸铁锂电池的新纪元,其额定容量为158Ah,体积单位体积内的包含的能量450 Wh/L,具有3C以上倍率放电能力、高低温宽温域放电能力;同时具有3000周以上长循环寿命、全生命周期高安全特性。采用“问顶”158Ah电芯的“问顶”450 PACK,整包电量大于70kWh,可用LFP代替现有NCM产品,在相同续航能力下,整包成本可降低15%以上,实现600-700km续航需求,是主流车型的最优成本解决方案。

  “问顶”三元中镍体系NCM-650电芯的突破体现在650Wh/L的高能量密度、宽温域高输出功率的低阻抗、2000周长循环寿命、宽温域更优异放电能力及优异的安全表现。NCM-650采用R72高集成化系统结构,额定容量为200Ah,单位体积内的包含的能量为650 Wh/L。采用“问顶”200Ah电芯的“问顶”650 PACK,整包电量大于110kWh,使用中镍NCM“问顶”电芯取代传统高镍产品,安全性能全面升级,实现800-1000km续航需求。

  公开资料显示,瑞浦兰钧已与上汽、吉利、沃尔沃等多家国内外车企展开合作;客户包括二十大中国新势力车企中的八家和五大中国新势力车企中的三家;海外布局方面,已完成Stellantis的欧洲电动车项目量产配套,2023年将搭载smart、Volvo等车型。瑞浦兰钧开发的高镍半固态三元电池已送到欧洲一家豪华车品牌进行联合测试和跑车试验。

  作为锂电领域的新晋“黑马”之一,有这么多合作伙伴,产能自然要火力全开才行。瑞浦兰钧在温州、嘉善、佛山、柳州等多地建有生产基地,截至2022年年底,瑞浦兰钧温州、嘉善两座工厂产能已达32GWh,规划产能30GWh的佛山基地已于去年下半年开工建设。2023年瑞浦兰钧开启了加速扩产模式,包括:50GWh新能源制造基地(三期)开工暨扩产50GWh签约,新能源制造基地项目产能布局达到150GWh,总投资约450亿元;与重庆市涪陵区签约年产30GWh电芯项目,总投资约100亿元。

  瑞浦兰钧的产品路线图非常明确,其在产品研制方面有非常强的系统性,在复合材料、磷酸锰铁锂、钠离子电池、半固态、固态电池领域均有布局。例如,在复合材料电池研发方面,瑞浦兰钧的目标是提升三元复合磷酸盐系统电池产品的安全性能及动力性能。在钠离子电池方面,瑞浦兰钧主要对正负极材料系统、电解液系统及工艺进行研究。在固态电池领域,瑞浦兰钧的目标是全固态电池,正在对全固态电池电解液材料、固态电解液反应界面性能及固态电池生产的基本工艺进行研究。循环寿命方面,瑞浦兰钧通过内循环自均衡技术,以及高可靠的组件产品,能够完全满足8,000-12,000次循环及15-20年日历寿命的需求。

  这次“问顶”电池量产首发是瑞浦兰钧对“更高”的一次探索,也是对“向往更高,给世界一个新的想象”的完美诠释。侯敏博士最后表示,在全球零碳转型的大背景下,瑞浦兰钧将继续针对锂电行业的痛点发起进攻,不停地改进革新输出解决行业问题的方案,推进行业发展,做推进中国绿色低碳转型,实现能源可持续发展的主力军。我们大家都希望行业内有更多革命性、创新性技术的涌现,有更多瑞浦兰钧这样的企业,不停地改进革新,提升中国动力电池技术在全球市场的核心竞争力。

  国务院正式对外发布:《新能源汽车产业发展规划(2021—2035年)》(附解读)

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