摘要
蜂巢能源NMx正极(镍锰酸锂),钴含量0%。1)掺杂两种阳离子,稳定NMx正极八面体结构(掺杂两种新元素替代钴起到稳定结构的作用),能量密度较LFP提升40%;2)单晶技术提升寿命;3)纳米包覆氧化物提升电压窗口。
蜂巢无钴电池(镍锰酸锂电池)—pack制造:1)层状叠片,无钴电芯能量密度提升5%,寿命提升10%;2)叠片速度为全球最快,每秒8片。3)80m/分高速涂布。4)矩阵pack设计,非常规碰撞下,多个电芯分散应力,保障安全性的情况下,成组效率可达到80%。5)电芯底部和顶部没有极耳,电芯冷却效果提升40%。
蜂巢无钴电池量产进度(镍锰酸锂电池):1)第一款电池:115Ah,245Wh/kg,续航600km,匹配590模组,15年120万公里超长寿命, 2021年6月推向市场。2)第二款电池:226Ah,880km超长续航。2021年下半年推向市场。搭载长城汽车一款高端车型。
part1—无钴电池发布会,蜂巢能源总裁杨红新
蜂巢能源诞生于2018年,业界称为锂电新势力。
未来的电动车不仅是交通工具,将承载娱乐、工作、通讯、调节能源等作用,深刻的改变人类的生活方式。可以预测,未来的电池一定是高容量、长寿命、环保的。
当前正极材料的问题:
NCMNCA为主的三元路线,能量密度更高,提升续航里程,安全性和使用寿命较差。
LFP安全性更好,但电池续航里程较差。增加重量带来的电耗也增加。
2018年探明的钴储量只有710万吨,有一半是在刚果金。每年锂离子电池占钴消耗量的50%。一步手机要用10g的钴,一台tesla用13kg的钴。
蜂巢能源提出无钴电池:
无钴电池、叠片设计,续航800km,寿命8年120万km
LCO正极钴含量59%,NCM523钴含量12%,NCM811钴含量7%,蜂巢能源NMx正极(镍锰酸锂),钴含量0%。
无钴材料并非是蜂巢的原创,2000年,日本科学家就发表了镍锰酸锂的文章,但镍锰酸锂材料循环稳定性较差,只能高电压下充放电,+2价镍离子占用锂离子空间位置,造成锂镍混排。
具体实现方式—无钴正极/电芯制造:
阳离子掺杂(掺杂两种元素的阳离子)稳定八面体结构,能量密度较LFP提升40%;采用两种化学键能更大的元素替代钴,嵌入八面体结构中,在4.3V~4.35V下工作。
单晶技术提升寿命;单晶耐压比多晶提升10倍。多晶材料在辊压过程中会出现结构崩塌,单晶在辊压中文的,单晶的寿命比多晶高70%。
纳米包覆提升电压窗口。在单晶表面包覆一层纳米氧化物,改善正极与电解液的副反应,形成稳定CEI层,提升循环寿命
蜂巢无钴电池(镍锰酸锂电池)—pack制造:
层状叠片,无钴电芯能量密度提升5%,寿命提升10%
每秒8片,叠片技术为全球最快。
80m/分高速涂布。
矩阵pack设计,非常规碰撞下,多个电芯分散应力,保障安全性的情况下,成组效率可达到80%,行业平均水平为72-75%。
电芯底部和顶部没有极耳,电芯冷却效果提升40%。
低温加热每小时65~70%,温度误差25~30度以内。
蜂巢无钴电池(镍锰酸锂电池)——量产加工:
在江苏常州,造了ai智能工厂,组装车间自动化率100%,化成车间自动化率99%。
检测环节,金属异物的检测率比传统的检测标准高出150%,还可以检测出现有技术不能检测出的铜异物。
传统电池厂生产过程约1500个控制因子,蜂巢控制因子达到2500个。
传统及工厂在粉尘控制在十万级左右,蜂巢的工厂可实现万级别。
500kg中试,并计划吨级别量产。
蜂巢无钴电池(镍锰酸锂电池)——发布两款电池产品:
第一款电池:115Ah,245Wh/kg,续航600km,匹配590模组,15年120万公里超长寿命, 2021年6月推向市场。
第二款电池:226Ah,880km超长续航。2021年下半年推向市场。搭载长城汽车一款高端车型。
目前已经通过国标和欧标的所有测试。热稳定性测试,通过150度热箱实验。(国标要求为130度)
蜂巢无钴电池(镍锰酸锂电池)小结—关键字:无钴、800km,超长寿命,卓越安全。
part2 业内专家访谈
1、汉阳大学教授、韩国工程院院士—宣良国:
正极材料占电池价格40%。钴是目前使用的NCMNCA层状材料的所必须的材料,对稳定性贡献较大。钴生产过程中,手抓矿等开采污染较高。
无钴材料,层状结构的镍锰材料,摆脱了对Co的依赖,与现有的NCA生产方式相近。
层状材料的镍锰正极材料研发较慢,需要找到替代Co的掺杂物质或对材料的微观结构进行调控。
2、费迪南德·杜登霍夫教授:
钴的材料生产过程存在较大的安全性,牵涉到较多的社会层面的问题,研发无钴材料将有助于电动车行业真正实现环境友好。
3、中国汽车动力电池联盟 副秘书长 王子冬
无钴材料技术早在20年前就已经存在,为何一直没有大规模应用的原因:三元电池存在热失控、内短路造成的产能隐患。
开发无钴电池,能提升安全性,成本安全性,还能提升寿命,对行业的贡献还是很大的。希望蜂巢在此基础之上进一步把技术做实。
part3 媒体采访—蜂巢能源杨红新总裁
Q:蜂巢创立以来感触最深的一件事是什么?
做无钴材料的研发有两年多的时间。去年的时候,研发负责人告诉杨总,无钴材料开发成功了。作为公司领导,要做出是否需要将无钴材料推向市场。研发+量产需要数亿元资金,但最终结果是非常好的。不管是材料、电芯还是pack都达到了最前沿的技术。
Q:去年7月就亮相了无故材料电池,在这十个月的时间做了哪些工作?
理论20年前就有,制造过程中存在较多的难题,蜂巢在包覆、掺杂、烧结过程中的温度做出了大量的探索;
电芯层面,通过对电解液、辅助材料、添加剂等的配方设计,实现了电芯层面的突破。
Q:无钴材料的意义?
解决了行业的痛点(安全、续航),可以大规模的应用。
钴元素的去除可以进一步实现绿色环保。
目前有两家欧洲客户在和我们做积极的接触。
Q:蜂巢能源作为中国锂电新势力的代表,为何能保证持续创新?
蜂巢能源,定位锂电新势力,从材料、电芯、pack产线的设计都是全球最好的;
材料事业部、未来技术试验开发的西游实验室,未来先进工艺设备开发中心等围绕未来3~5年的技术进行研发;
员工持股计划。