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摘要 一是结构优化，提升成组效率，进而提升电池系统能量密度；二是从材料开发领域着手，通过设计开发高电压材料，提升单电芯能量密度。 曾经高歌猛进的三元高镍811放慢了装车步伐，取而代之的是升级版的5系。 近日，荣威ER 6和几何C相继上市，其搭载的宁德时代三元523电池系统能量密度达180Wh/kg，进而引发三元5系电池技术的热议。 另一个明显的趋势是，受制于电池安全性及价格等因素，2020年以来，三元811动力电池装车热度明显放缓。包括广汽、吉利几何、上汽荣威等主流自主品牌，加速旗下新旧款车型搭载电池从三元811向三元5系电池切换，这其中就包括荣威ER 6、几何C。 多位业内人士分析，2020年频发的电动汽车安全事故，车企对电池的安全变得尤为谨慎，叠加价格因素等，三元811电池车型导入明显放缓。另一方面是，通过技术升级及材料研发等方式，三元5系电池升级，无论是能量密度、安全性或价格均优于811，成为车企的不二选择。 高工锂电获悉，目前三元5系电池要实现系统能量密度180wh/kg的方式主要有两大类：一是结构优化，提升成组效率，进而提升电池系统能量密度；二是从材料开发领域着手，通过设计开发高电压材料，提升单电芯能量密度。 一是结构优化，通过大模组设计提高成组效率，提升电池系统能量密度。 一位资深业内人士向高工锂电表示，电芯升级并通过大模组设计的方式，三元523电池系统能量密度能够达到180wh/kg的水平。 高工锂电获悉，7月底开启预售的上汽荣威ER 6，其搭载的是宁德时代523电芯，电芯能量密度为243wh/kg。采用定制化大模组设计，系统能量密度达到180Wh/kg，NEDC续航里程达到620km。 宁德时代的大模组设计策略是，把多个标准模组打散，再集成的成定制化的大模组方案。大模组电池方案的零件数量大幅减少，零件安装连接需求空间减少，可用于布置电芯的空间变大。 通过这种类似于CTP技术的大模组的设计思路，其电池包体积能量密度提升了34%。且相同尺寸电池包，电池容量能提升近20kWh电量，由54.3kWh提升到了72.7kWh。 二是材料开发上，通过设计开发高电压材料，提升单电芯能量密度。 提升锂离子电池能量密度的方法主要有两类：1）提升活性物质材料的比容量，例如常见的高镍材料，富锂材料；2）提升材料的电压。其中方法一如提升镍含量的8系电池这种形式，存在的问题是不够安全。 提升材料电压的方式，通常会使得材料面临低库伦效率、自放电大和循环性能差等问题。且在碳酸酯类电解液中HF腐蚀、过渡金属元素溶解和表面催化等导致高电压正极材料容量衰降。 就在8月初上市的几何C，其搭载的宁德时代5系高电压电芯，相应的系统能量密度达到183Wh/kg，搭载70度电其NEDC续航550km。 据介绍，宁德时代利用5系高电压正极材料，单体电压由4.3V提升至4.35V，提升电芯容量；同时应用高强度轻量化SMC上盖及航空铝材下箱体，则减轻了电池包的重量。 相较于三元811电池，三元5系通过大模组或高电压材料方式升级，电池能量密度可达到180Wh/kg，符合当前中高端车型的电池及续航需求，并兼具安全性及经济性，有望迎来规模化应用。 一位主机厂负责人直言，当前三元5系电池可以取代811应用。目前，三元高镍811电池考虑到安全性，并未释放其全部性能，主要还是以低镍5系、6系以及掺杂5系的高镍8系电池为主。 可以预见的是，大模组或高电压材料技术的成熟，三元5系电池在动力领域市场份额有望进一步提升。 需要提醒的是，通过大模组提升成组效率，三元5系电池的系统能量密度提升空间依然有限，同时当前5系高电压材料研发依然存在诸多技术问题待解。 |
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