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材料成本降低33% 孚能科技发布大软包SPS方案

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网易汽车9月9日报道 我国新能源汽车保有量已突破1000万辆,未来的渗透率还将进一步上涨,作为新能源汽车最重要的电池,这两年圆柱和方形电芯成为业内主流,层出不穷的新技术让业界似乎忘掉了软包这条路线。

众所周知,软包在能量密度、重量和设计灵活上具备优势,但当前也面临的制造成本高,供应链相对不完善的挑战,作为中国最大的软包动力电池制造企业,孚能科技一直坚信软包叠片是动力电池的必然发展方向,软包叠片将定义下一代电动汽车。

9月9日,孚能科技推出全新动力电池解决方案SPS(Super Pouch Solution),涵盖大软包电芯、大软包电池系统、大软包电池制造和直接回收四大技术于一体。

孚能科技董事长王瑀认为,软包路线符合动力电池发展的路径,可以和半固态、全固态无缝升级,他认为未来的全固态电池一定是软包叠片的形态。


孚能大软包电芯采用了叠片工艺,相对卷绕叠片工艺的优势更为明显,叠片工艺下电芯的正负极片和隔膜不会发生弯曲,不仅减少了电芯内阻、提升了电芯功率。

更重要的是,平整稳定的界面让极片能够同步收缩膨胀,使得电芯内部电子移动更容易,从而实现更快的充放电速度。在相同体积下,叠片电芯的能量密度较卷绕要多约5%,并且具备更长的循环寿命。

实际上叠片工艺在方形电芯上也成为主流趋势,但与其他友商不同,孚能则是软包的坚定拥趸者。

王瑀认为,动力电池要做到安全可控,就一定要保证所有的极片在使用过程当中,非常理想化的放在一起,除了软包方案,其他的保证不了。

王瑀坦言,软包也有问题和挑战,就像一张纸一样,做的过程中要控制好非常难,现成的工艺设备都没有,需要重新开发。这个过程中一定会有很难的情况,我们想办法突破找到方向、解决,而不是逃避,或者赚快钱,这就丧失了这么多年我们搞研究的价值了。

材料成本降低33%

虽然相比方形及圆柱电芯,成本方面目前软包电池一直并不占优。

但王瑀表示,这次孚能科技推出的SPS采用了大软包电芯卧式布置的设计,使电池系统部件减少50%,材料成本降低33%,提升体积利用率到75%。

王瑀表示,由于升级了制造工艺,SPS具备可观的投资产出比,直接回收技术的成熟在减少能耗和降低成本的基础上,也进一步提升材料利用率。

“大软包电芯的投产,将大幅降低产能投资成本和制造流程费用,设备投资减少50%,厂房面积减少60%,制造能耗和费用分别降低35%和30%,极大改善了大软包电芯的投资产出比。”王瑀如是说。

而在几个关键技术指标上,与搭载4680圆柱电池的车型相比,孚能科技SPS的体积利用率高出12%,拥有3倍循环寿命,导热效率提升60%。

孚能科技软包电芯支持全极耳和多极耳的设计,从而改变了动力电池系统多电芯串联的设计,进而简化电池系统结构。同时具备从2.4C到5C甚至更高的充放电倍率。得益于对材料体系的兼容,大软包电芯能用于高镍三元到低镍富锂锰、磷酸锰铁锂、钠离子等材料体系,匹配不同需求。

此外,软包电芯厚度更为灵活的设计,可以让SPS的底盘高度在85mm到145mm之间灵活调节,搭载不同能量密度的大软包电芯让电池系统拥有从80kWh到150kWh的不同带容量,满足从性能轿跑到城市皮卡的电动化需求。

孚能科技表示大软包SPS具有同款电芯,厚度可调。同款电盘,高度可变。同款底盘电芯可迭代的特点。

除三元材料之外,孚能在发布会上还首次系统性展示了其他材料体系的研发路线。

按照规划,钠离子电池、磷酸铁锂、磷酸锰铁锂预计在2023年推出第一代产品,目标是到2030年将钠离子电池能量密度从160Wh/kg提升到220Wh/kg,磷酸铁锂和磷酸锰铁锂的能量密度形成从200Wh/kg到240Wh/kg的产品覆盖。

在低镍方面,孚能科技计划在2024年推出250Wh/kg的低镍富锰体系产品,预计在2030年进一步提高至290Wh/kg。

SPS电池系统体积利用率可达75%

PACK层面,SPS大软包电池采用液冷板与底盘的一体化设计,可以将半固态大软包电芯直接集成到系统底盘,使系统零部件减少50%,材料成本降低33%,体积利用率增加30%至75%。

液冷板和导热片的复合使用给大软包电芯提供了“双面液冷,三面传热”的高效热交换,电池系统的散热效率提升4倍。精准全面的控温,让电池系统循环寿命超过3000次。


在此基础上,多种材料对大软包电芯形成6面防护,配以高效排气通道的设计和热交换能力,SPS大软包电池系统配置8系或更高镍含量的电芯,依然能做到单体电芯的热失控不扩散。

在低温性能上,大软包电芯的全极耳和叠片工艺,可给电芯带来更低内阻和更好的低温放电表现。

为了满足极寒条件下的正常充电,SPS应用了全新的低温快速自加热设计。实验数据显示,在零下20摄氏度的环境中,SPS系统容量始终保持在90%以上,且充电时间缩短一半。

标配快充适配全系乘用车

鉴于未来快充充电桩300-350kW的功率,王瑀表示,SPS以不同充电倍率大软包电芯,实现了充电10分钟,续航400公里的统一配置。

发布会上,孚能科技展示了2.4C、3C和4C三种倍率快充电芯,对应带电量150kWh、100kWh和75kWh,对应续航里程1000km、800km和600km,充电10分钟补能40%、50%和70%,分别实现400km、400km和560km的续航里程。

材料利用率99%以上 可直接回收

值得一提的是,孚能科技历时10余年开发和验证了锂电池的直接回收技术,可保留正极材料的晶体结构并再次利用,进一步降低成本和能耗,并将材料利用率提升至99%以上。根据美国第三方实验室数据,掺入25%直接回收的正极材料制成的电芯与全新正极材料制成的电芯,在性能表现上无明显差异。

中国规划130GWh产能

产能规划方面,孚能科技计划在国内布置130GWh的产能,已确定的地方分别是江西赣州46GWh、江苏镇江24GWh和安徽芜湖24GWh,还拟在西南地区建设36GWh产能。海外工厂方面,目前孚能科技已确定在德国和土耳其建厂。

针对软包方案的市占率和远期的机会,王瑀表示软包电池今年的供货量,加在一起还是很大的。孚能也在增长,我们现在出货量预计会达到14、15Gwh,看起来增长很多,但别人增长更快。所以相比之下,我们的比例是下降的。但是从我们本身而言,增长量是很快的。

“我们扩产不能急于一时,否则又可能成为死在沙滩上的那个厂家。所以对我们来说,我们要看长期,不能前两次都胜利了,第三次的时候被淘汰了,而且还是技术很好的情况下被淘汰,那不是很可惜的一件事吗?为什么过去几年孚能要静默?因为我们要抓紧时间补自己的短板。”

王瑀表示,对孚能来说,过去4年我们没有停,都在寻找下一代的解决方案,SPS就是4年的研究成果。我们的解决方案是从源头到最后,一个整体的解决方案。

车企客户方面,2018年孚能科技与戴姆勒签订百亿欧元规模的动力电池供货合同,约定2021年至2027年供应总规模170GWh的动力电池后,2021年年中开始批量供应戴姆勒EVA全球平台,更是新款EQA、EQB、EQE等车型的独家供应电池商。为了进一步巩固双方合作关系,戴姆勒还斥资约5亿元入股孚能科技,成为持股3%的战略股东。

此外,孚能目前还与广汽、吉利、东风等国内头部车企达成战略合作。

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