天臣新能源:从材料与PACK上提高电池能量密度

2018-01-10 17:39:00 网络 分享
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1月8日,以“中国锂电业称雄全球,全球电动车逐鹿中国”为主题的2017高工锂电&电动车年会,在东莞举行。天臣新能源与宁德时代、比亚迪、蔚来汽车、北汽新能源、奇瑞等新能源上下游企业共同出席,探讨新能源汽车未来发展之道。

更高能量密度、更长使用寿命、更安全可靠的性能一直是电池企业所追求的,按照科技部《国家重点研发计划新能源汽车重点专项实施方案》的要求,动力电池的单体比能量至少要在2020年达到300Wh/kg,工信部《节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020年)》更要求在350Wh/kg以上,这对众多电池企业而言,是机遇也是挑战。

为开发出高容量、高循环、高安全性的电池,天臣新能源做了不少开发与尝试。

基于电芯新材料技术的研发与应用

会上,天臣新能源有限公司副总经理钮文涛先生介绍,为提升电芯的能量密度,天臣新能源尝试在电池材料上进行开发与应用。

首先,采用高镍正极三元材料。通过异种金属掺杂量最适化,在不过多降低容量的基础上提高材料的热稳定性,从而实现其高安全性。

其次,采用硅系负极材料。通过使用新型粘结剂,抑制因硅膨胀引起的材料之间,材料与箔材间的脱落,并添加新规导电剂,使硅系材料膨胀后依然保持较高的导电性。

再次,开发与正负极兼容的电解液。通过使用耐氧化、耐还原性溶媒、正负极成膜添加剂,从而改善传统电解液,抑制电解液的分解,提高循环性能,提高保存性能。

然后,开发使用新型辅助添加剂,通过碳纳米管、石墨烯以及SBR,更好抑制SI负极的膨胀,改善SIC电池电阻,并防止在SI负极膨胀过程中内阻变大,保持较高的导电性。

正极材料高Ni化以及负极SiC材料的复合使用,使天臣新能源正负极材料开发,兼具高容量、高安全性、高循环性的特点。

目前天臣新能源先进材料研究室与某负极厂家就纯石墨体系已经成功发开G-01、G-02负极,具有高容量、长寿命、吸液好、倍率高等特性,并已成功应用于终端产品上。

与此同时,天臣新能源还成功开发出SI-3负极,通过特殊条件的碳包覆,将纳米硅/SIOx进行保护,确保其在循环过程中的膨胀发生在C壳内部。通过体系优化,优选稳定的NCA产品及特殊结构的SIC负极,天臣开发出的2900mAh电池,表现出了优异的循环特性,目前进入中试阶段,预计今年4月份可实现量产。

基于电池PACK研发与应用

除了基于原材料的开发,提升动力电池能量密度,天臣新能源在电池PACK的研发与应用上,也费了不少功夫。钮总表示,天臣新能源为提高PACK能量密度,对各零部件都进行了优化设计。

首先,选用高能量密度电芯。在不断提高18650电芯能量密度的基础上,切换更高体系电芯;其次,启用新型轻量化材料。通过铝合金材质箱体、碳纤维及合成材料,促进电池箱体轻量化;再次,对零部件进行优化设计,使用仿真优化结构件;最后,减少PACK层级,与整车一体化设计。

未来,天臣新能源将以生产高能量密度三元体系动力电芯为基础,以不断提升系统性能,兼顾产品综合成本为考量,致力于生产高能量密度、长循环周期、高成组率、安全性与高可靠性得到极大保障的动力电池系统,并进一步延伸至“电池、电机、电控”三电系统,为动力总成系统战略布局奠定基础。

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