在剛結(jié)束的世界動(dòng)力電池大會(huì)上，各家動(dòng)力電池企業(yè)紛紛展示和推廣了各自的動(dòng)力電池技術(shù)進(jìn)展，而能量密度是行業(yè)最關(guān)注的話題。歐陽(yáng)明高院士指出，未來(lái)十年動(dòng)力電池體系還會(huì)經(jīng)歷三次技術(shù)變革，并在2035年前一定會(huì)規(guī)模生產(chǎn)能量密度為500 Wh/kg的下一代電池。孚能科技董事長(zhǎng)王瑀博士分享的關(guān)于未來(lái)電池的設(shè)想也印著了這一觀點(diǎn)，從行業(yè)角度來(lái)看，半固態(tài)軟包電池技術(shù)及其延展，可幫助目前的頭部車(chē)企將汽車(chē)的真實(shí)續(xù)航里程從500公里級(jí)提升到800公里級(jí)，徹底消除用戶(hù)的里程焦慮。
劍指800公里，330Wh/kg電池技術(shù)率先突破行業(yè)瓶頸
(資料圖片僅供參考)
動(dòng)力電池能量密度的進(jìn)化之路從未止息。當(dāng)市場(chǎng)聚光燈仍聚集在寧德時(shí)代(300750)的304Wh/kg高比能動(dòng)力電池和特斯拉的4680電池（能量密度約300Wh/kg）時(shí)，以孚能科技為代表的330Wh/kg半固態(tài)電池技術(shù)已后來(lái)居上，即將啟動(dòng)大規(guī)模量產(chǎn)，適配多款全球品牌新車(chē)型。這一新技術(shù)的消息再次激起了行業(yè)對(duì)未來(lái)出行的想象，引發(fā)關(guān)于理想續(xù)航里程的新一輪討論。
孚能科技并不是一家“新勢(shì)力”企業(yè)，它深耕汽車(chē)動(dòng)力電池已經(jīng)20年，并專(zhuān)注于軟包動(dòng)力電池技術(shù)的創(chuàng)新。孚能科技的電池產(chǎn)品，其電芯能量密度從第一代的260Wh/kg已經(jīng)過(guò)渡到第三代的300Wh/kg，始終居于行業(yè)的領(lǐng)先水平。即將大規(guī)模量產(chǎn)的330Wh/kg電池是其第四代產(chǎn)品，而這也將是孚能科技的首代半固態(tài)電池技術(shù)。
孚能科技推出的330Wh/kg半固態(tài)軟包動(dòng)力電池是其推出的第四代電池技術(shù)
這一技術(shù)的最大亮點(diǎn)，在于它突破了當(dāng)前硅材料電池技術(shù)壽命難題，這也讓孚能科技成為行業(yè)首家實(shí)現(xiàn)突破硅材料的企業(yè)。硅作為近期熱度較高的負(fù)極材料，其高容量特性能極大提升電池的能量密度。硅的理論容量能達(dá)到4200mAh/g，而當(dāng)前廣泛使用的石墨材料的容量?jī)H為372mAh/g，兩者相差10倍以上。
孚能科技通過(guò)十年的深入研發(fā)，突破了正負(fù)極材料的研發(fā)和設(shè)計(jì)，再結(jié)合電解液等方面的改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了比當(dāng)前行業(yè)內(nèi)常規(guī)的高能電芯在能量密度上提升25%以上。換句話說(shuō)，在不增加電池模塊體積的前提下，這一技術(shù)可以幫助車(chē)輛實(shí)現(xiàn)續(xù)航里程25%以上的提升。
續(xù)航里程是越高越好嗎？對(duì)于電動(dòng)車(chē)而言，是一個(gè)需要平衡的話題。現(xiàn)在盡管有品牌推出了號(hào)稱(chēng)續(xù)航里程可達(dá)1000公里的產(chǎn)品，但這是以巨大的電池系統(tǒng)重量實(shí)現(xiàn)的。一塊150KWh的三元鋰電池，其系統(tǒng)重量將超過(guò)1噸，這將會(huì)直接導(dǎo)致車(chē)輛除了直線加速外的其他操控性能幾乎都無(wú)法期待。因此，在未來(lái)五到十年中，汽車(chē)行業(yè)對(duì)電池技術(shù)的需求應(yīng)該是在保持800公里左右續(xù)航的同時(shí)，將電池重量降低到400-500Kg甚至更低的水平?！拔覀冇X(jué)得800公里就足夠了?！蓖醅r博士在分享中提及，而這也是孚能科技下兩代電池竭力實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。
從中國(guó)市場(chǎng)通勤需求，看800公里為什么是理想續(xù)航
為什么800公里的續(xù)航里程就足夠了？王瑀博士的判斷并非虛妄之言，其背后是對(duì)中國(guó)市場(chǎng)與國(guó)情的充分思考。通常一款燃油車(chē)的續(xù)航里程也就在600KM，為什么消費(fèi)者對(duì)純電汽車(chē)的續(xù)航里程更為焦慮，要求的更多，我們可以借用一些數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行討論。
在7月剛剛發(fā)布的《2022年度中國(guó)主要城市通勤監(jiān)測(cè)報(bào)告》1中，住建部和百度地圖統(tǒng)計(jì)了中國(guó)主要城市的人均通勤距離和通勤空間半徑。前者關(guān)系到每個(gè)人的日常上班距離，而后者關(guān)系到典型家庭的活動(dòng)半徑。報(bào)告指出，超大型城市（北上廣深，下略）的人均單程通勤距離在9.4公里，其中北京最高，達(dá)到11.3公里；而超大型城市的通勤空間半徑在38公里，其中北京最高，達(dá)到41公里。特大型城市和I型大型城市（常說(shuō)的新一線和二線城市）的人均單程通勤距離在7.8-8.1公里；通勤空間半徑在28-31公里。這也就意味著，一個(gè)典型北京車(chē)主，其每日的行駛里程最大約82公里，一周五個(gè)工作日所需的行駛里程最大約410公里。
《2022年度中國(guó)主要城市通勤監(jiān)測(cè)報(bào)告》統(tǒng)計(jì)的中國(guó)主要城市平均通勤距離和通勤空間半徑
生活不能只有工作，家庭尤其如此，所以自駕游成為當(dāng)下中國(guó)家庭另一項(xiàng)比較主流的需求。根據(jù)易車(chē)研究院的《2022家庭自駕游車(chē)市洞察報(bào)告》2顯示，自駕游的購(gòu)車(chē)訴求已經(jīng)逼近上下班通勤的購(gòu)車(chē)訴求。在家庭自駕游中，65%的行程半徑集中在50-200公里左右，而在日常性的親子游中，10-50公里的自駕游人次占比達(dá)到71.3%。所以，當(dāng)我們?cè)賹⑦@一部分的需求統(tǒng)計(jì)算上，預(yù)計(jì)車(chē)主或家庭的每周續(xù)航里程還需要再增加100-400公里。
(圖片：易車(chē)研究院《22022家庭自駕游車(chē)市洞察報(bào)告》所統(tǒng)計(jì)的中國(guó)家庭的自駕游需求)
因此，一個(gè)典型一線城市家庭的用車(chē)?yán)m(xù)航里程，在充分考慮上班通勤需求和周末親子出游需求后，可以認(rèn)為800公里是一個(gè)比較極限的數(shù)值。當(dāng)純電汽車(chē)的續(xù)航里程達(dá)到800公里后，用戶(hù)即可比較輕松的選擇一周充電一次即可，這也比較接近當(dāng)前燃油車(chē)的用戶(hù)行為習(xí)慣。即使按一款電池1000次的充電壽命來(lái)計(jì)算，這款車(chē)也可以伴隨用戶(hù)使用19年。
理想的電池，擁有更全面的性能優(yōu)勢(shì)
孚能科技的半固態(tài)軟包動(dòng)力電池技術(shù)不僅具備更高的能量密度優(yōu)勢(shì)，還兼具了高低溫性能、高循環(huán)壽命和安全等方面的額外優(yōu)勢(shì)。
眾所周知，目前的鋰電池技術(shù)在低溫環(huán)境下表現(xiàn)普遍不佳。有媒體曾對(duì)現(xiàn)在市場(chǎng)上41款主流純電車(chē)型做過(guò)低溫測(cè)試，其在零下20度時(shí)續(xù)航里程基本縮減至35%-60%不等3。造成這一現(xiàn)象的原因主要來(lái)自于低溫環(huán)境下電解液黏度增大導(dǎo)致的導(dǎo)電率下降、以及電解液與負(fù)極和隔膜間的相容性變差，負(fù)極析出鋰嚴(yán)重、鋰離子在活性物質(zhì)內(nèi)部擴(kuò)散系統(tǒng)降低導(dǎo)致電阻顯著增大等多方面原因?，F(xiàn)在，以硅為負(fù)極的半固態(tài)電池有效解決了這些問(wèn)題。王瑀博士在分享中提及，330Wh/Kg半固態(tài)軟包動(dòng)力電池在-20℃時(shí)依然能保持約90%的容量，這將極大改善當(dāng)下有低溫環(huán)境行駛需求的消費(fèi)者的擔(dān)憂。
孚能科技推出的330Wh/kg半固態(tài)軟包動(dòng)力電池同時(shí)具備高安全、長(zhǎng)壽命和超快充等多樣優(yōu)勢(shì)
電池壽命是另一個(gè)被長(zhǎng)期關(guān)注的議題。目前的國(guó)標(biāo)（GB/T31484-2015《電動(dòng)汽車(chē)用動(dòng)力蓄電池循環(huán)壽命要求及試驗(yàn)方法》測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)）規(guī)定，動(dòng)力電池循環(huán)次數(shù)達(dá)到500次時(shí)，放電容量應(yīng)不低于初始容量的90%；循環(huán)次數(shù)達(dá)到1000次時(shí)，放電容量應(yīng)不低于初始容量的80%。按照一輛標(biāo)定500公里續(xù)航里程的電車(chē)計(jì)算，其初始電池能支撐的里程約為47萬(wàn)公里。孚能科技借助硅負(fù)極技術(shù)、優(yōu)化的電芯設(shè)計(jì)、電解液和充電策略的綜合改善，可以實(shí)現(xiàn)循環(huán)次數(shù)達(dá)到1600次時(shí)放電容量不低于初始容量的80%。按前述標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算，新技術(shù)可支撐的里程將達(dá)到68萬(wàn)公里，整體提升達(dá)到44%以上。
半固態(tài)電池技術(shù)還會(huì)帶來(lái)安全上的額外優(yōu)勢(shì)。常見(jiàn)的三元鋰電池，在針刺試驗(yàn)（未刺穿）中，即使沒(méi)有起火和爆炸，但內(nèi)部溫度也會(huì)迅速升到200多度，并最終導(dǎo)致系統(tǒng)的熱失控。而孚能科技的半固態(tài)軟包動(dòng)力電池，即使全部刺穿，內(nèi)部溫度依然保持42度，甚至可以拿在手中。其中的奧秘就是更少的電解液，能有效控制阻抗，避免短路和熱失控。這一技術(shù)未來(lái)發(fā)展到固態(tài)電池階段時(shí)，也許我們將與電池的常見(jiàn)安全事故徹底告別。
對(duì)此，USABC（United States Advanced Battery Consortium，美國(guó)先進(jìn)電池聯(lián)盟）用“三個(gè)首創(chuàng)”來(lái)表達(dá)對(duì)孚能科技該技術(shù)的高度認(rèn)可：它是第一個(gè)唯一同時(shí)滿(mǎn)足USABC*2023 EV電池成本目標(biāo)（0.1美元/Wh）、超高能量密度（330Wh/kg）和循環(huán)壽命（1,000+）的汽車(chē)應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)的項(xiàng)目，也是USCAR迄今為止驗(yàn)證過(guò)的最佳電池技術(shù)；它是首家使用高比能硅碳復(fù)合材料作為電池負(fù)極材料，來(lái)實(shí)現(xiàn)電池能量密度并兼具長(zhǎng)壽命和高動(dòng)力學(xué)性能優(yōu)勢(shì)的全球動(dòng)力電池企業(yè)；它是目前美國(guó)先進(jìn)電池聯(lián)盟首屈一指的成功案例，同時(shí)也將是未來(lái)幾年新能源汽車(chē)應(yīng)用領(lǐng)域的典范。
據(jù)媒體報(bào)道，奔馳全新EQE車(chē)型適配孚能科技新一代電池，達(dá)到710-750公里續(xù)航里程（CLTC）
據(jù)媒體報(bào)道，最近全新上市的奔馳EQE純電汽車(chē)就選取了孚能科技的軟包電池作為動(dòng)力。有第三方統(tǒng)計(jì)，作為奔馳重要的電池供應(yīng)商之一，孚能科技在其EQ系列的裝配率從2021年的不到20%上升至2022年上半年的60%4，其高能量密度電池技術(shù)優(yōu)勢(shì)是具有決定性影響力的關(guān)鍵推動(dòng)因素之一。據(jù)奔馳方面公布，全新的EQE車(chē)型其續(xù)航里程普遍超過(guò)700KM。而根據(jù)王瑀博士的分享，360-385Wh/kg能量密度的新一代電池已經(jīng)處于驗(yàn)證階段，會(huì)在未來(lái)幾年內(nèi)量產(chǎn)上市，幫助更多車(chē)企和車(chē)型實(shí)現(xiàn)理想里程，同時(shí)更輕量化的電池也將助力更多富于想象力的整車(chē)設(shè)計(jì)方案出現(xiàn)。
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