電池系統(tǒng)能量密度站上180Wh/kg 三元電池5系挑戰(zhàn)811？

　　一是結(jié)構(gòu)優(yōu)化，提升成組效率，進(jìn)而提升電池系統(tǒng)能量密度;二是從材料開(kāi)發(fā)領(lǐng)域著手，通過(guò)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)高電壓材料，提升單電芯能量密度。

　　曾經(jīng)高歌猛進(jìn)的三元高鎳811放慢了裝車(chē)步伐，取而代之的是升級(jí)版的5系。

　　近日，榮威ER 6和幾何C相繼上市，其搭載的寧德時(shí)代523三元電池系統(tǒng)能量密度達(dá)180Wh/kg，進(jìn)而引發(fā)三元5系電池技術(shù)的熱議。

　　另一個(gè)明顯的趨勢(shì)是，受制于電池安全性及價(jià)格等因素，2020年以來(lái)，811三元?jiǎng)恿﹄姵匮b車(chē)熱度明顯放緩。包括廣汽、吉利幾何、上汽榮威等主流自主品牌，加速旗下新舊款車(chē)型搭載電池從三元811向三元5系電池切換，這其中就包括榮威ER 6、幾何C。

　　多位業(yè)內(nèi)人士分析，2020年頻發(fā)的電動(dòng)汽車(chē)安全事故，車(chē)企對(duì)電池的安全變得尤為謹(jǐn)慎，疊加價(jià)格因素等，三元811電池車(chē)型導(dǎo)入明顯放緩。另一方面是，通過(guò)技術(shù)升級(jí)及材料研發(fā)等方式，三元5系電池升級(jí)，無(wú)論是能量密度、安全性或價(jià)格均優(yōu)于811，成為車(chē)企的不二選擇。

　　高工鋰電獲悉，目前三元5系電池要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)能量密度180wh/kg的方式主要有兩大類(lèi)：一是結(jié)構(gòu)優(yōu)化，提升成組效率，進(jìn)而提升電池系統(tǒng)能量密度;二是從材料開(kāi)發(fā)領(lǐng)域著手，通過(guò)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)高電壓材料，提升單電芯能量密度。

　　一是結(jié)構(gòu)優(yōu)化，通過(guò)大模組設(shè)計(jì)提高成組效率，提升電池系統(tǒng)能量密度。

　　一位資深業(yè)內(nèi)人士向高工鋰電表示，電芯升級(jí)并通過(guò)大模組設(shè)計(jì)的方式，523三元電池系統(tǒng)能量密度能夠達(dá)到180wh/kg的水平。

　　高工鋰電獲悉，7月底開(kāi)啟預(yù)售的上汽榮威ER 6，其搭載的是寧德時(shí)代523電芯，電芯能量密度為243wh/kg。采用定制化大模組設(shè)計(jì)，系統(tǒng)能量密度達(dá)到180Wh/kg，NEDC續(xù)航里程達(dá)到620km。

　　寧德時(shí)代的大模組設(shè)計(jì)策略是，把多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)模組打散，再集成的成定制化的大模組方案。大模組電池方案的零件數(shù)量大幅減少，零件安裝連接需求空間減少，可用于布置電芯的空間變大。

　　通過(guò)這種類(lèi)似于CTP技術(shù)的大模組的設(shè)計(jì)思路，其電池包體積能量密度提升了34%。且相同尺寸電池包，電池容量能提升近20kWh電量，由54.3kWh提升到了72.7kWh。

　　二是材料開(kāi)發(fā)上，通過(guò)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)高電壓材料，提升單電芯能量密度。

　　提升鋰離子電池能量密度的方法主要有兩類(lèi)：1)提升活性物質(zhì)材料的比容量，例如常見(jiàn)的高鎳材料，富鋰材料;2)提升材料的電壓。其中方法一如提升鎳含量的8系電池這種形式，存在的問(wèn)題是不夠安全。

　　提升材料電壓的方式，通常會(huì)使得材料面臨低庫(kù)倫效率、自放電大和循環(huán)性能差等問(wèn)題。且在碳酸酯類(lèi)電解液中HF腐蝕、過(guò)渡金屬元素溶解和表面催化等導(dǎo)致高電壓正極材料容量衰降。

　　就在8月初上市的幾何C，其搭載的寧德時(shí)代5系高電壓電芯，相應(yīng)的系統(tǒng)能量密度達(dá)到183Wh/kg，搭載70度電其N(xiāo)EDC續(xù)航550km。

　　據(jù)介紹，寧德時(shí)代利用5系高電壓正極材料，單體電壓由4.3V提升至4.35V，提升電芯容量;同時(shí)應(yīng)用高強(qiáng)度輕量化SMC上蓋及航空鋁材下箱體，則減輕了電池包的重量。

　　相較于三元811電池，三元5系通過(guò)大模組或高電壓材料方式升級(jí)，電池能量密度可達(dá)到180Wh/kg，符合當(dāng)前中高端車(chē)型的電池及續(xù)航需求，并兼具安全性及經(jīng)濟(jì)性，有望迎來(lái)規(guī)模化應(yīng)用。

　　一位主機(jī)廠負(fù)責(zé)人直言，當(dāng)前三元5系電池可以取代811應(yīng)用。目前，三元高鎳811電池考慮到安全性，并未釋放其全部性能，主要還是以低鎳5系、6系以及摻雜5系的高鎳8系電池為主。

　　可以預(yù)見(jiàn)的是，大模組或高電壓材料技術(shù)的成熟，三元5系電池在動(dòng)力領(lǐng)域市場(chǎng)份額有望進(jìn)一步提升。

　　需要提醒的是，通過(guò)大模組提升成組效率，三元5系電池的系統(tǒng)能量密度提升空間依然有限，同時(shí)當(dāng)前5系高電壓材料研發(fā)依然存在諸多技術(shù)問(wèn)題待解。高工鋰電 　 作者： 陳婷