近日,第十四屆中國國際電池技術(shù)交流會(huì)(CIBF)在深圳正式召開,會(huì)議期間,行業(yè)人士們圍繞著電池產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)創(chuàng)新以及供應(yīng)鏈?zhǔn)袌?chǎng)前景進(jìn)行了深度交流。其中有這么一項(xiàng)消費(fèi)者們并不太熟悉的電池種類被眾多專家們提了出來,它就是軟包電池。
新能源汽車正在飛速發(fā)展,如果您對(duì)最近幾年動(dòng)力電池行業(yè)的動(dòng)態(tài)有所了解就會(huì)發(fā)現(xiàn),動(dòng)力電池的種類也是多種多樣。根據(jù)化學(xué)成分的不同就可以區(qū)分出三元鋰電池、磷酸鐵鋰電池、鎳氫電池;從車企主推的電池技術(shù)上來看又有刀片電池、彈匣電池;通過電池身材來命名的還有 18650、4680 電池。那么一時(shí)間被眾多專家提出來的軟包電池又是什么呢?
軟包電池,強(qiáng)大如斯!
軟包電池,顧名思義就是采用了軟性包裝的電池,這種電池與常規(guī)圓柱電池、方形電池最大的區(qū)別就是前者采用了鋁塑復(fù)合膜外殼,后兩者采用的都是金屬外殼;至于在正極、負(fù)極、隔膜以及電解液這四大電池核心材料上,它們之間的區(qū)別并不大。
軟包電池早在 1990 年就被索尼率先開發(fā)了出來,在 1998 年就已經(jīng)被應(yīng)用在了汽車之上。由此可見,軟包電池并不是什么高科技的新技術(shù),它在汽車領(lǐng)域也有著超過 20 年的發(fā)展歷史。軟包電池除了歷史悠久之外,它還擁有高安全、高能量、高靈活、低內(nèi)阻等四大優(yōu)勢(shì)。
通過刀片電池和彈匣電池的相繼推出就可以看得出來,目前的動(dòng)力電池發(fā)展首重安全,而軟包電池在安全方面也有著自己獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。磷酸鐵鋰電池本來就以安全著稱,并且磷酸鋰電池和三元鋰電池都可以做成軟包電池,所以這兩者在安全性上的差異暫且不做討論。
為了防止電池在極端的情況下受損,電池廠商們通常都會(huì)采用一層堅(jiān)硬的外殼將容易熱失控的三元鋰電池包裹起來,比如說當(dāng)年 “針不戳”的寧德時(shí)代 NCM811 型三元鋰電池。如今以三元鋰電池為基礎(chǔ)打造而來的彈匣電池也是如此,只不過它是通過為每一個(gè)單體電池設(shè)計(jì)一個(gè)阻隔高溫的防火墻來阻止熱失控的擴(kuò)散。
和市面上常規(guī)三元鋰電池應(yīng)對(duì)熱失控時(shí)常用的 “堵”不同,軟包電池在應(yīng)對(duì)熱失控時(shí)采用的方法是 “疏”。在同等材料體系下,由于三元軟包電池采用的是軟質(zhì)的鋁塑膜包裝,而不是一個(gè)堅(jiān)硬的外殼,所以它在熱失控時(shí)可以通過脹氣來釋放熱量,為電芯提供緩沖的空間,即便是在極端情況下,軟包電池也只會(huì)冒煙或者起火,不會(huì)發(fā)生爆炸。
在分析軟包電池能量密度的優(yōu)勢(shì)之前,我們可以先拆解一下能量密度的單位 “Wh/kg”。通過 “Wh/kg”這個(gè)單位就可以看得出來,電池的能量密度除了和電池容量強(qiáng)相關(guān)之外,和電池質(zhì)量也有著密切的關(guān)系,而軟包電池在能量密度上最大的優(yōu)勢(shì)就是輕。
三元軟包電池相較于常規(guī)三元鋰電池省去了一層厚重的外殼,所以它比同等容量的鋁殼三元鋰電池輕了 20%,相較于鋼殼電池更是輕了 40%。這也就意味著即便是采用了相同的電芯,三元軟包電池的能量密度也會(huì)比鋼殼三元鋰電池高出 40%。目前,國內(nèi)絕大多數(shù)能量密度突破 300Wh/kg 大關(guān)的電池企業(yè)采用的都是軟包電池。
同樣因?yàn)檐洶姵厥∪チ顺R?guī)動(dòng)力電池上的那層堅(jiān)硬外殼,所以軟包電池有著靈活性很強(qiáng)、尺寸可調(diào)的優(yōu)勢(shì)。它在制造階段就像是一塊可以任由人們搓圓捏扁的橡皮泥,可以滿足不同主機(jī)廠的差異化需求。除此之外,相比起常規(guī)的動(dòng)力電池,軟包電池還有化學(xué)性能好、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。軟包電池低內(nèi)阻的化學(xué)特性既可以極大的降低電池的自耗電,也能夠讓電池的循環(huán)壽命更長(zhǎng)。
眾所周知,在目前兩種主流的動(dòng)力電池中,常規(guī)的三元鋰電池能量密度高,但是不安全;常規(guī)的磷酸鐵鋰電池安全,但是能量密度不高;軟包電池能量密度高,并且還安全,那它為什么還是混成了這么一個(gè)姥姥不親舅舅不愛的樣子呢?
成也軟包,敗也軟包
小雷認(rèn)為,軟包電池之所以在集各種優(yōu)勢(shì)于一身的情況下還能混得這么慘,既有客觀原因,也有主觀原因。
軟包電池不受歡迎的主觀原因和它的眾多優(yōu)點(diǎn)一樣都是出在了它的 “軟包”結(jié)構(gòu)上。軟包結(jié)構(gòu)能夠讓它在熱失控時(shí)及時(shí)泄氣,能夠靠減重來增加能量密度,甚至能夠在制造的時(shí)候任人搓圓捏扁;但是軟包電池的這些優(yōu)勢(shì)同樣也成為了它的劣勢(shì)。
軟包電池可以任人搓圓捏扁,也就意味著它的產(chǎn)品一致性差,制造成本較高;在熱失控時(shí)能夠及時(shí)依靠泄氣來釋放熱量,也就意味著它很容易發(fā)生漏液和脹氣;沒有了堅(jiān)硬的外殼,也就意味著它在成組時(shí)需要額外的殼體,PACK 工藝復(fù)雜程度高。雖然毛爺爺曾經(jīng)說過 “功不抵過,過不掩功”,但是軟包電池現(xiàn)階段存在的這些缺陷確實(shí)可以彌平它在消費(fèi)者心目中所有的優(yōu)勢(shì)。
此前軟包電池之所以沒能在中國順利發(fā)展起來,除了以上那些亟待解決的主觀問題之外,還存在不少客觀上的問題。我們?cè)谇懊嬉蔡岬竭^,軟包電池在動(dòng)力電池領(lǐng)域已經(jīng)算是老資歷的產(chǎn)物了,但是小雷卻認(rèn)為它有點(diǎn)生不逢時(shí)。
軟包電池最開始運(yùn)用在汽車之上是在 20 年前,而 2000 年到 2010 年間,大多數(shù)人普遍對(duì)新能源汽車都沒什么概念。因?yàn)槭艿叫袠I(yè)發(fā)展的限制,所以軟包動(dòng)力電池在人們眼中的存在感并不高。
當(dāng)新能源汽車發(fā)展走上正軌時(shí),特斯拉的 18650 圓柱電池已經(jīng)在全球范圍內(nèi)大出風(fēng)頭,國內(nèi)市場(chǎng)中則有以比亞迪為首的磷酸鐵鋰電池,以及后來崛起的寧德時(shí)代三元鋰電池鎮(zhèn)場(chǎng)子。在三家巨頭三分天下的局面中,起了個(gè)大早的軟包電池連晚集都沒能趕上,甚至可以說是毫無立足之地。
由于軟包電池在國內(nèi)不怎么吃香,所以此前國內(nèi)研究軟包電池的供應(yīng)商不多,整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈也并不大。軟包電池的供應(yīng)商基本以日韓企業(yè)為主,而此前日韓企業(yè)生產(chǎn)的動(dòng)力電池并不能獲得中國的新能源汽車補(bǔ)貼,所以它們的軟包電池根本就沒有進(jìn)入中國市場(chǎng),這也是影響軟包電池在國內(nèi)發(fā)展的重要原因。
總結(jié):軟包電池或?qū)⑷痔煜氯∑湟?/strong>
由于常規(guī)三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池的發(fā)展已經(jīng)遇到了難以突破的技術(shù)瓶頸,固態(tài)電池以及石墨烯電池技術(shù)又尚未成熟。盡管目前軟包電池在中國的裝機(jī)量并不高,但這主要還是因?yàn)樗纳环陼r(shí),結(jié)合它本身的優(yōu)勢(shì)以及動(dòng)力電池發(fā)展的現(xiàn)狀來看,軟包電池如果能夠盡快突破它自身的技術(shù)瓶頸,那么它就有可能憑借著自身的優(yōu)勢(shì)異軍突起。
小雷之所以這么認(rèn)為并不是無的放矢,因?yàn)橹袊履茉囱a(bǔ)貼政策已經(jīng)解除了對(duì)日韓系電池的限制,所以擁有先進(jìn)軟包電池技術(shù)的日韓系電池將會(huì)暢通無阻的進(jìn)入中國市場(chǎng)。有競(jìng)爭(zhēng)才會(huì)有壓力,有壓力才會(huì)有動(dòng)力,事實(shí)上在軟包電池逐漸得到車企們的認(rèn)可之后,國內(nèi)的電池廠商也已經(jīng)加入了軟包電池的研發(fā)行列。由此可見,軟包電池依然擁有不錯(cuò)的發(fā)展前景。
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