■來(lái)源：高工鋰電
為緩解里程焦慮，電動(dòng)汽車(chē)裝電量及續航里程呈現逐年增長(cháng)趨勢。在高裝電量的同時(shí)，為減少車(chē)輛總重量，高比能（高體積能量密度及高重量能量密度）電芯成為主流主機廠(chǎng)開(kāi)發(fā)高端車(chē)型的首選。
但高比能電芯“高鎳加硅”的材料設計路徑，在電池循環(huán)壽命、膨脹、安全三方面帶來(lái)嚴峻挑戰。
11月14-16日，2022高工鋰電年會(huì )在深圳前海華僑城JW萬(wàn)豪酒店重磅啟幕，此次年會(huì )主題為“千軍萬(wàn)馬新動(dòng)力 中國引領(lǐng)全世界”。
動(dòng)力電池專(zhuān)場(chǎng)一上，欣旺達電動(dòng)汽車(chē)電池中央研究院梁世碩博士發(fā)表了“高比能動(dòng)力電芯的挑戰和開(kāi)發(fā)策略”的主題演講。
高比能電芯的痛點(diǎn)與挑戰
梁世碩博士從高鎳正極、硅基負極、硅體系電解液三方面分析了高比能電芯在材料體系上面臨的痛點(diǎn)。
高鎳環(huán)境中，電芯結構穩定性下降，更易發(fā)生不可逆相轉變，伴隨晶格失氧，導致循環(huán)和安全性能惡化。而且高鎳失氧溫度更低，失氧量更大，疊加高鎳充放電過(guò)程中的顆粒破碎，導致循環(huán)和產(chǎn)氣惡化進(jìn)一步加劇。
硅基負極材料也存在著(zhù)較為明顯的挑戰，主要有以下兩方面：其一是硅顆粒在脫嵌鋰時(shí)伴隨著(zhù)體積膨脹和收縮而導致顆粒粉化、脫落，造成結構坍塌，最終導致電極活性物質(zhì)與集流體脫離；其二是硅顆粒表面固體電解質(zhì)層(SEI)的持續生長(cháng)對電解液以及來(lái)自正極的鋰源的不可逆消耗，加快容量衰減。
目前硅基體系電解液大多采用高含量的FEC來(lái)穩定硅碳負極的SEI，但高含量的FEC容易被高鎳正極或高電壓正極所催化分解，從而劣化電池的高溫存儲性能和高溫循環(huán)性能，與高比能電芯原本希望實(shí)現的快充性能相斥。
欣旺達的高比能電芯開(kāi)發(fā)策略
梁世碩博士分享到，欣旺達提出了針對性的開(kāi)發(fā)策略，逐一解決以上痛點(diǎn)。
對于高鎳材料開(kāi)發(fā)，欣旺達研發(fā)團隊自主開(kāi)發(fā)了機器學(xué)習力場(chǎng)勢函數，實(shí)現材料準確計算。針對高鎳體系，計算了29種摻雜元素對三元材料本征性能影響，綜合Li/Ni交換能、TM-O鍵能、氧平均凈電荷、氧空位形成能、c參數變化率等5個(gè)維度計算結果，優(yōu)選了可以提升材料循環(huán)壽命和安全性能的最優(yōu)摻雜元素。
同時(shí)，欣旺達還通過(guò)體相均勻摻雜工藝和晶面取向調控，有效緩解了顆粒破碎，改善循環(huán)和產(chǎn)氣。
氧化硅材料開(kāi)發(fā)上，欣旺達通過(guò)仿真計算，調控氧含量，使材料體積膨脹降低一半；并通過(guò)調控硅酸鹽相、均質(zhì)摻雜技術(shù)，大大提升快充性能。
電解液開(kāi)發(fā)策略上，欣旺達使用硅負極成膜添加劑、除酸添加劑、耐氧化溶劑、新型成膜添加劑等，成功解決SEI膜、HF腐蝕、改善產(chǎn)氣、耐壓性、相容性等問(wèn)題。
以上述開(kāi)發(fā)策略為基石，欣旺達推出的300Wh/kg電芯產(chǎn)品，具備長(cháng)壽命、低循環(huán)膨脹率、高安全可靠性、模組無(wú)熱擴散等優(yōu)勢。
以三亞市的實(shí)際運行工況為例，該高比能電芯服務(wù)壽命8年且16萬(wàn)公里質(zhì)保壽命SOH_均值為：82.33%，滿(mǎn)足80%的需求；滿(mǎn)電膨脹率及滿(mǎn)電膨脹力值均顯著(zhù)低于整機廠(chǎng)客戶(hù)要求，實(shí)現低循環(huán)膨脹率；在60 ℃ 環(huán)境下安全通過(guò)外短路和過(guò)充測試。
全球化步伐進(jìn)一步加速
面對用戶(hù)焦慮和產(chǎn)品痛點(diǎn)，欣旺達針對電動(dòng)汽車(chē)的細分使用場(chǎng)景需求，完成超級快充，長(cháng)續航，長(cháng)壽命和經(jīng)濟型動(dòng)力電池的產(chǎn)品布局，全面覆蓋乘用車(chē)使用場(chǎng)景。
截至目前，欣旺達已進(jìn)入包括雷諾、日產(chǎn)、易捷特、吉利、東風(fēng)、廣汽、上汽通用五菱、上汽集團、小鵬汽車(chē)、大眾汽車(chē)等主機廠(chǎng)的供應體系。其產(chǎn)品成熟度和穩定性進(jìn)一步得到市場(chǎng)批量應用驗證。
據GGII數據，欣旺達位列2022年前三季度全球動(dòng)力電池裝機量前十，且增速亮眼。
全球化布局方面，梁世碩博士表示，欣旺達被評為全球動(dòng)力電池TIER 1生產(chǎn)商［有資格供應超過(guò)1家跨國OEM/EV生廠(chǎng)商（海外市場(chǎng)），且年累積產(chǎn)能＞5GWh］，是全球獲此認證的9家企業(yè)之一。
11月6日，欣旺達宣布拿到德國大眾HEV項目電池包系統定點(diǎn)。欣旺達將作為德國大眾的量產(chǎn)供應商，為德國大眾HEV項目供應動(dòng)力電池包系統。
11月14日，欣旺達GDR正式在瑞士證券交易所上市交易，成為登陸瑞士交易所的第七家中國企業(yè)，及第五家鋰電行業(yè)企業(yè)。發(fā)行GDR將幫助欣旺達進(jìn)一步拓寬海外融資渠道，為開(kāi)拓國際客戶(hù)提供有力支撐，大大加快其國際化戰略步伐。
