力神电池在产品研发方面的技术创新

当前新能源汽车动力电池产业发展进入关键时期，财政补贴逐渐退坡，产业链资金紧张、成本压力山大；同时电动汽车起火等安全事故频发，动力电池安全技术难题亟待破解；长续航里程需求呼唤更高能量密度的动力电池。近日，天津力神电池股份有限公司执行副总裁兼研究院院长周江介绍了力神电池在产品研发方面的技术创新。

多样化产品矩阵

据周江介绍，力神电池的动力电池产品矩阵，整体上来讲可以分为高比能量和高功率两条线路，并且对方形、软包和圆柱电池三种类型都有所布局。目前，力神电池50Ah的方形电池已经量产出货，2020年会开发60Ah的电池。

众所周知，近年来为了提升新能源汽车动力电池能量密度、降低成本，圆柱电池领域掀起了从18650向21700升级换代的潮流。自从全球电动汽车明星特斯拉让21700电池大放异彩之后，国内外相关企业趋之若鹜研发生产21700电池，宣告全球动力电池正式进入21700时代。

力神电池是国内最早量产21700电池的企业之一，早在2017年7月，力神电池就宣布其21700产线正式投产，这条产线是国内首家为21700产品定制的产线。2018年6月，搭载力神电池苏州基地生产的21700三元动力电池的江淮iEV6ES上市，系国内首款搭载21700三元电池的乘用车。

“力神21700电池从2018年开始到今年出货已经有1．01GWh，装配了19000辆车，目前为止运行比较良好。”周江介绍道，目前力神电池生产的4．5Ah的21700电芯能量密度可达220wh／kg，2020年年初会量产4．8Ah的电池，在材料方面提高了硅的含量，电芯能量密度能够做到245wh／kg。

据周江介绍，力神电池的软包动力电池虽有布局但还未量产，目前仍然处于开发阶段。“主要是跟国外的客户合作开发的项目，正极材料是811，负极材料是石墨，含硅的体系计划在2021年上半年量产，高功率电芯已经有国际车厂的定点项目，能量密度能够做到260Wh／kg。”周江解释说。

在安全性方面，力神的软包电池能够实现45℃循环675次后电池通过热箱测试，电芯无漏液、不起火、不爆炸。周江表示，在循环方面，25℃条件下可以做到1500次，高温条件下可以做到1100次。在快充方面，15分钟可充50％的电，30分钟可以充80％的电。正如周江所说，“电芯虽然能量密度很高，我们依然可以做到相对快充的性能。”

周江还谈到，力神电池承接的重大国家项目，其容量77Ah的软包电池产品，电芯能量密度可达303Wh／kg，目前已经做到B样阶段，正朝着C样和SVP在开发。

找到完美平衡点

从某种程度上来讲，电池的能量密度越高其安全性就越低。周江表示，从整体上来讲，未来的新能源汽车会要求越来越长的续驶里程，研发高能量电芯是一个必然趋势。所以这就需要化解高能量密度和安全性之间的矛盾，周江提出的解决思路是：找到一个平衡点。

“从改善过程入手，持续改善高比能电池的性能，现阶段来讲彻底地解决安全性问题不太现实，我们能做到的是不断拓宽安全边界，让客户更加放心使用我们的电池，我们需要在过程、性能、安全性之间找到一个完美的平衡，这是从技术人员的角度讲要做的工作。”周江解释道。

周江指出，高镍材料的界面因为很高的氧化性，很容易发生反应，产生一些比如＊＊＊等有害的气体，这是目前学界研究的一个难点。此外，硅材料如果膨胀非常大，会导致材料粉化、增加内阻；如果膨胀过于剧烈，还会给力学结构上带来一些新问题。

周江表示，使用高镍的材料，不管是811还是NCA，会面临一些循环和存储的问题。特别是在高温条件下，与低镍相比高镍材料容易产气和开裂等，安全性也不好。“对于硅来讲，容易膨胀和低能守效，都是一个问题，要在设计开发阶段找到一个完美的平衡。”周江谈到。

特别值得一提的是，在改善正极材料表面的稳定性方面，周江介绍，力神电池采取了新的包覆技术，有效地改善了高镍正极材料的表面性能，极大地降低了高温存储后的内阻增长。

“如果阻抗很大的话，输出功率会极致地下降。Service内阻的变化，改善前不能满足要求，改善后还不错，30多天直流内阻增长6％－7％左右，新的包覆技术能够稳定高镍正极材料的表面。”周江举例说明。
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