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周莉莎:锂金属电池是高比能电池的终极解决方案

日期:2023-05-18    来源:车百智库  作者:周莉莎

国际充换电网

2023
05/18
09:55
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关键词: 动力电池 锂金属电池 电动车电池

2023年3月31日-4月2日,中国电动汽车百人会论坛(2023)在京正式举行。安徽盟维新能源科技有限公司联合创始人、CEO周莉莎在4月2日上午举办的动力电池论坛上发表主旨演讲,以下文章根据发言内容整理。

安徽盟维新能源科技有限公司联合创始人、CEO  周莉莎

随着全球电动化能源革命的到来,中国的新能源汽车产业进入了快速发展的阶段,对于动力电池提出了越来越高的要求,促使动力电池不断地拓宽技术边界。从各个国家的动力电池规划路线看,高能量密度是动力电池的一个长期发展方向,各国普遍计划在2030年前后实现单体电芯500瓦时/公斤。

随着技术创新的发展,材料技术的迭代促使动力电池的能量密度不断攀升。对于动力电池来说,正负极材料的选择决定了电池能量密度的上限。从高比能动力电池技术来看,正极材料的升级方向是从NCM622到811再到9系,往高镍、富锂锰基方面在走;负极方向从石墨到硅碳、到锂金属,未来会实现更轻量化的超薄锂金属。

综合来看,锂金属电池是高比能电池的终极解决方案,但锂金属要量产装车,在材料研究、工程技术等层面还有很多问题待解。

首先,要平衡产品的综合性指标。不同于实验室阶段,产品级的锂金属电池需要在兼顾高安全、高能量密度的同时大幅度提升循环寿命,满足放电倍率、环境适应性和经济性等核心指标。

工程技术层面,要实现产品级的锂金属电池的开发,需要解决制造工艺优化,包括产线设备升级、过程控制等关键问题。

产业生态层面,要不断完善产业链供给,推动整车端的设计,电池的智能化管理,以及产业链提升等协同发展等。

安徽盟维致力于安全、高能锂金属电池的开发和制造。我们认为,作为前沿技术,锂金属电池要实现从研究到实用化产品的开发,技术创新必须要面向市场,要在明确的市场需求的导向下,在应用产品中推动产品迭代。因此,如何在保持高能量密度的前提下提升锂金属电池的综合性能,解决锂金属电池的可制造性问题,是推动安全高比能锂金属开发的关键所在。

高能量密度的实现需要正负极材料和电解液的协同适配。正负极材料决定了电池能量密度的上限,电解质技术路线的选择会影响产品的综合性能。所以,安徽盟维选用的是三元适配锂金属的方向,同时也基于复合液态电解液,对锂金属电池进行从材料到工艺等一系列的创新开发。

在安全性方面,锂金属的活性非常高,锂枝晶的生长为产品开发带来很高的挑战,这也是锂金属在比较长的时间内都停留在实验室阶段的主要原因之一。

盟维采用了锂负极的保护,结合阻燃性的功能电解液,包括复合集流等技术,有效抑制锂枝晶的生长,促成它的均匀成核,有效地控制热失控和热扩散的风险。我们现在的产品可以通过针刺、高低温、短路等安全标准的测试。

基于此,2019年,安徽盟维针对电动航空的实际需求推出了首款能量型的锂金属电池产品,能量可以达到420瓦时/公斤;2020年,推出metaRY EX系列,能量密度从420瓦时/公斤提升到了450瓦时/公斤;500瓦时/公斤级的电池原型也完成了量产和开发,率先实现了量产交付;600瓦时/公斤的超高比能锂金属电池产品原型也在公司的创新实验平台顺利地完成了验证。

到今年年初,盟维推出了metaRY P系列,功率型的锂金属电池产品得到了客户的验证。这款产品可以提供超过400瓦时/公斤的能量密度,具备高放电倍率以及高安全性。经过不同的客户在实际场景的飞行测试,搭载有metaRY P系列行业无人机续航时间可以提升60%到80%。

今年3月,安徽盟维正式公布了最新型的metaRY EL系列。这款产品大幅提升了循环寿命,在通过300次循环充放电之后,容量保持率还保持在90%以上。其中,在250次深度充放电循环之后可以保持在400瓦时/公斤级以上。

此外,除了跟电池体系的设计、材料研发技术等,量产制造工艺也是影响锂金属电池产品的综合性能的重要指标。锂金属电池在生产过程中,锂负极的处理、制片、创新工艺都要进行优化,创新过程中质量关键点的设计和标准、控制程度都会影响产品的直通率和一致性。我们在2022年9月正式启用了首创的锂金属电池自动制造线,进一步提升公司在工程制造平台的自动化、系统化的制造能力。

基于在材料技术和工程技术上不断创新,安徽盟维产品级的锂金属电池已经在特定的应用场景得到了用户的验证。但是锂金属电池要量产装车,要面临的问题还非常多。首先在平衡综合产品性能方面,需要锂金属电池在兼顾安全性和能量密度的同时,大幅度地去提升循环寿命。

在这个方面,安徽盟维产品级的锂金属电池目前在300次充放电之后,容量保持率还能保持在90%以上。与此同时,我们在Zero创新实验室研发的锂金属电池原型样品在测试当中的循环已经超过了480次,目前的容量保持率在89%以上。

总结一下,随着锂金属电池技术的迭代升级,循环寿命不断提升,量产制造工艺日渐提升,锂金属电池逐渐进入产业的视野,但锂金属电池要实现从原型开发、量产试制再到量产装车,仍挑战十足。盟维一直致力于能够做出实用化的锂金属电池产品,未来希望能跟大家有更多的合作、交流和共创。

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