中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：揭開(kāi)邢東鋰電低溫電池技術(shù)面紗：鋰電池如何實(shí)現(xiàn)-20℃~-35℃低溫充放電。
在全球能源轉(zhuǎn)型的大潮中，汽車新能源化和電化學(xué)儲(chǔ)能規(guī)?；殉蔀椴豢赡孓D(zhuǎn)的關(guān)鍵趨勢(shì)，鋰電池性能的持續(xù)優(yōu)化與迭代，是推動(dòng)這一趨勢(shì)的重要基礎(chǔ)。
隨著新能源汽車和儲(chǔ)能行業(yè)的快速發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)低溫電池技術(shù)的需求日益迫切。
無(wú)論是乘用車還是商用車，在寒冷條件下的性能表現(xiàn)均受到顯著限制，主要原因在于低溫環(huán)境下電解液的電導(dǎo)率顯著下降、黏度上升，使鋰離子的遷移變得困難，最終導(dǎo)致電池的放電容量下降，循環(huán)壽命縮短。此外，低溫還容易引發(fā)鋰枝晶的生長(zhǎng)，增加內(nèi)部短路的風(fēng)險(xiǎn)，帶來(lái)安全隱患。
新能源汽車冬季續(xù)航能力下降已經(jīng)成為社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)，也成為主機(jī)廠改善用戶體驗(yàn)的核心指標(biāo)。這一問(wèn)題不僅影響了寒冷地區(qū)電動(dòng)汽車的滲透率，還導(dǎo)致了純電動(dòng)汽車市場(chǎng)增速的放緩。因此，推動(dòng)新能源汽車及動(dòng)力電池產(chǎn)品從常規(guī)工況向極端工況的適應(yīng)轉(zhuǎn)變，已成為行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。
與此同時(shí)，隨著儲(chǔ)能行業(yè)向電力系統(tǒng)、通信基站、數(shù)據(jù)中心等關(guān)鍵領(lǐng)域拓展，更廣泛和復(fù)雜的應(yīng)用場(chǎng)景也對(duì)儲(chǔ)能電池的低溫性能提出更高要求。只有突破低溫性能的結(jié)構(gòu)性瓶頸，行業(yè)才能實(shí)現(xiàn)可持續(xù)的發(fā)展。
對(duì)于電池企業(yè)來(lái)說(shuō)，明確方向并推動(dòng)高性能電池技術(shù)的迭代，則不僅是增強(qiáng)核心競(jìng)爭(zhēng)力的重要手段，也是搶占市場(chǎng)份額、鞏固市場(chǎng)地位的關(guān)鍵策略。在當(dāng)前磷酸鐵鋰電池滲透率超過(guò)70%的背景下，拓寬工作溫度范圍并確保低溫條件下的充放電倍率，已成為磷酸鐵鋰電池面臨的主要技術(shù)挑戰(zhàn)。
基于對(duì)市場(chǎng)需求的深刻洞察，邢東鋰電于8月8日推出了全新一代低溫電池量產(chǎn)產(chǎn)品，并宣布公司低溫電池和固態(tài)電池產(chǎn)品已雙雙實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。邢東鋰電能夠在短時(shí)間內(nèi)將兩款高性能電池產(chǎn)品從發(fā)布到量產(chǎn)，離不開(kāi)其在材料選擇和工藝上的多項(xiàng)創(chuàng)新。
回應(yīng)市場(chǎng)痛點(diǎn)
引領(lǐng)低溫電池新突破
近年來(lái)，鋰電池在低溫環(huán)境下的性能問(wèn)題正受到廣泛關(guān)注。據(jù)邢東鋰電介紹，目前行業(yè)中大部分磷酸鐵鋰電池僅支持0℃-60℃的充電溫度，以及-20℃-60℃的放電溫度。在-20℃以下，電池充電能力下降、放電效率低下的現(xiàn)象十分普遍。
針對(duì)這一市場(chǎng)痛點(diǎn)，邢東鋰電通過(guò)材料和工藝的突破推出了新一代低溫電池。
在低溫表現(xiàn)上，這款電池在-20℃、-25℃、-30℃和-35℃的低溫環(huán)境下，充放電效率分別保持在97%、95%、95%和90%以上。
低溫電池在-35℃-60℃的寬溫域內(nèi)實(shí)現(xiàn)高效充放電，成功解決了傳統(tǒng)電池在低溫環(huán)境下性能表現(xiàn)不佳的瓶頸問(wèn)題。
在綜合表現(xiàn)上，基于磷酸鐵鋰材料，這款電池的能量密度超過(guò)180Wh/kg，內(nèi)阻低于0.25mΩ，支持持續(xù)2C充放電和瞬時(shí)8C15S放電。此外，該電池還在安全性和壽命方面表現(xiàn)出色，能夠在滿電狀態(tài)下通過(guò)槍擊、針刺等嚴(yán)苛測(cè)試，循環(huán)壽命超過(guò)8000次。
基于以上亮點(diǎn)，邢東鋰電低溫電池產(chǎn)品可支持206Ah-314Ah電芯容量范圍內(nèi)的動(dòng)力、儲(chǔ)能電池定制，與在高寒、高原地區(qū)的多場(chǎng)景應(yīng)用。
這款低溫電池的卓越性能，得益于邢東鋰電在材料體系上對(duì)電解液與負(fù)極導(dǎo)電劑的創(chuàng)新選擇。
為解決電解液在低溫下電導(dǎo)率降低的問(wèn)題，邢東鋰電引入原位凝膠態(tài)電解質(zhì)，通過(guò)添加匹配磷酸鐵鋰電池的引發(fā)劑和凝結(jié)劑，使電池在低溫下更具適應(yīng)性。
同時(shí)，邢東鋰電在低溫電池產(chǎn)品上采用了碳納米管與石墨烯兩款新型導(dǎo)電劑復(fù)配的策略。石墨烯為碳納米管提供有利于電子傳輸?shù)耐ǖ?，碳納米管則減少石墨烯層的團(tuán)聚，增加材料的比表面積，這種復(fù)合結(jié)構(gòu)形成的孔隙可降低電解液離子在內(nèi)部的擴(kuò)散電阻，最終實(shí)現(xiàn)電池阻抗大幅降低、倍率性能顯著提升。
低溫、固態(tài)雙量產(chǎn)
疊片工藝、原位固化強(qiáng)力支撐
在發(fā)布新一代低溫電池的同時(shí)，邢東鋰電宣布該產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，并將首先應(yīng)用于與低溫地區(qū)礦山企業(yè)合作的油改電礦卡項(xiàng)目。這一選擇順應(yīng)了新能源商用車增速超過(guò)新能源乘用車、滲透率快速提升的市場(chǎng)趨勢(shì)，為動(dòng)力電池市場(chǎng)注入新的活力。
值得注意的是，邢東鋰電的另一款核心產(chǎn)品——固態(tài)電池，也已于2024年7月實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。
邢東鋰電能夠同時(shí)推進(jìn)低溫電池和固態(tài)電池這兩大高性能電池的研發(fā)與量產(chǎn)，得益于公司在鋰電池先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)上的持續(xù)鉆研與突破。
其中，凝膠電解質(zhì)的原位固化技術(shù)，被靈活應(yīng)用于低溫、固態(tài)電池兩款產(chǎn)品上。通過(guò)匹配專利配方的專用引發(fā)劑和凝固劑，結(jié)合特殊生產(chǎn)工藝和自研設(shè)備，實(shí)現(xiàn)電解液100%固化（液體含量為0wt%）。
相比業(yè)內(nèi)多數(shù)企業(yè)仍處于研發(fā)優(yōu)化凝膠態(tài)電解質(zhì)的階段，邢東鋰電已基于對(duì)溫度、濕度、時(shí)間、受熱均勻度等指標(biāo)的嚴(yán)格要求與實(shí)時(shí)檢驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了從凝膠態(tài)到全固態(tài)電池的量產(chǎn)突破。
與此同時(shí)，基于對(duì)疊片工藝優(yōu)勢(shì)的認(rèn)知，邢東鋰電也前瞻性地進(jìn)行了疊片產(chǎn)線的布局與相關(guān)工藝的完善。
具體來(lái)看，與傳統(tǒng)卷繞工藝相比，疊片工藝所形成的多極片并聯(lián)結(jié)構(gòu)，為電流提供更多出入通道，支持短時(shí)間大電流充放電；對(duì)電芯內(nèi)部空間利用率的提升，則有效提高了產(chǎn)品的能量密度；對(duì)極片內(nèi)部結(jié)構(gòu)統(tǒng)一性的提高，則使得離子反應(yīng)速率相對(duì)一致，有利于延長(zhǎng)循環(huán)壽命、提高充放電倍率和安全性。
邢東鋰電在疊片工藝上的核心突破，則在于通過(guò)特殊設(shè)計(jì)的V角技術(shù)，解決了疊片末端電流分布不均導(dǎo)致局部過(guò)度放電的問(wèn)題。而且，在高速疊片效率0.15s/pcs、對(duì)齊度偏差0.3mm的前提下，邢東鋰電280尺寸電芯的單側(cè)橫向overhang控制在0.5-0.75mm以內(nèi)，可實(shí)現(xiàn)更高的能量密度。
不僅如此，邢東鋰電還采用專利隔膜涂覆技術(shù)，通過(guò)調(diào)整涂覆速度、涂覆厚度等工藝參數(shù)，有效提高了隔膜的熱穩(wěn)定性和電解液的浸潤(rùn)性，同時(shí)降低了隔膜氧化程度，顯著提升了電池的安全性能和循環(huán)性能。
創(chuàng)新研發(fā)破局
突破常規(guī)競(jìng)爭(zhēng)
邢東鋰電的雙線發(fā)展戰(zhàn)略，不僅是對(duì)鋰電行業(yè)內(nèi)卷的應(yīng)對(duì)策略，更是公司在高性能電池領(lǐng)域的創(chuàng)新探索。
動(dòng)力電池和儲(chǔ)能電池市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈的情況下，邢東鋰電通過(guò)聚焦高性能、高品質(zhì)的產(chǎn)品，成功開(kāi)辟了新的市場(chǎng)空間，特別是在航天軍工、高寒地區(qū)等對(duì)電池性能有特殊要求的領(lǐng)域。
接下來(lái)，邢東鋰電計(jì)劃進(jìn)一步拓展低溫電池的應(yīng)用場(chǎng)景，涵蓋航天軍工、高科技裝備、特種工業(yè)、電力檢測(cè)、軌道交通等領(lǐng)域；固態(tài)電池則更適合應(yīng)用于航天軍工、極地探測(cè)等對(duì)電池安全性要求極高的場(chǎng)景。
為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，邢東鋰電將加大與高校的產(chǎn)學(xué)研合作，并加強(qiáng)與產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)的協(xié)作，推動(dòng)低溫和固態(tài)電池技術(shù)的成熟和廣泛應(yīng)用。
邢東鋰電已規(guī)劃和在建12GWh鋰電產(chǎn)能。截止目前，首期2.5GWh產(chǎn)能于邢臺(tái)基地已經(jīng)建成投產(chǎn)，二期項(xiàng)目也正在緊鑼密鼓進(jìn)行中。公司的生產(chǎn)基地和研發(fā)基地分布于邢臺(tái)、張家口、巨鹿、深圳等地，銷售及服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)遍布全球。
隨著產(chǎn)能的逐步釋放和規(guī)模優(yōu)勢(shì)的顯現(xiàn)，邢東鋰電的低溫電池和固態(tài)電池有望進(jìn)一步發(fā)揮性能與成本優(yōu)勢(shì)，推動(dòng)公司實(shí)力與市場(chǎng)份額的持續(xù)提升。在新能源產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的大背景下，邢東鋰電通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新和戰(zhàn)略布局，正在為自身于激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中開(kāi)辟一條獨(dú)特的發(fā)展道路。
