65438年2月8日,電池領域的壹家新技術公司——蜂巢能源舉辦了他們的第二屆電池日,主題是“蜂速創未來”。這個電池日真的給了我很多驚喜。發布會上,蜂巢能源發布了2025年“600”戰略和四大配套戰略,宣布公司2025年全球產能。
1,生產能力
這次電池日最重要的壹點就是產能的宏偉目標。如上所述,蜂巢能源將在2025年將全球產能提升至600GWh。什麽概念?GWh是電功率的單位,即1 GWh = 1萬千瓦時,也就是1萬千瓦時。所以如果換算壹下,妳知道這是壹個多麽巨大的數量級嗎?所以,想要實現這個目標,需要有壹個切實可行的策略作為支撐。為確保產能戰略目標的實現,蜂巢能源提出了品類創新、AI智能制造、蜂鏈生態夥伴、資本創新四大支撐戰略,從產品、智能制造、供應鏈、資本四個維度支撐“600”戰略目標的實施。
但是為什麽是600而不是700或者800呢?其實也是根據數據推算出來的。有行業機構預測,到2025年,全球交通運輸電氣化和電力領域儲能對鋰電池的總需求將超過1.8 TWh。1TWh=1000GWh。蜂巢能源的目標是占據全球25%的市場份額。按照75%的產能利用率計算,就是1800GWh×0.25/0.75=600GWh,於是出現了挑戰600GWh的全球產能目標。
2.制品
產品級短刀電池是本次電池日的壹大焦點,是蜂巢能源緊跟行業趨勢推出的全新電池品類。像比亞迪知名的刀片電池,短刀片長度更短,形狀還是很像的。未來,蜂巢能源將重點布局電動全球短葉片,覆蓋從L300-L600的全尺寸短葉片電池產品,覆蓋從1.6-4C的全球充電範圍,覆蓋從乘用車到儲能、商用車、工程機械、非高速有軌電車的全球使用場景,覆蓋無鈷、三元。這裏L600代表600mm的葉片長度,4C代表充電率。簡單理解就是1小時除以c之前的數,4C代表充滿電需要1/4小時,0.2C代表充滿電需要1/0.2=5小時。
同時,蜂巢能源還為短刀電池全品類提供系統化的技術和產品創新,包括蜂速4C快充技術、面向未來的800V電池系統、適應800V高壓平臺的高效熱管理技術、冷蜂熱障技術等。,以確保短刀電池的高安全性、高性能和高制造效率。
現在電池的名稱真的是五花八門,無鈷電池、果凍電池、刀片電池、4680電池、CTP電池、CTC電池等等。,這讓普通消費者真的很困惑。其實這些電池雖然名字各種各樣,但只要了解命名邏輯,下次有廠商想出新的電池名字,妳就能猜到。我簡單把這些電池的命名邏輯分為三類:
第壹個以電池的形狀命名。我們知道,刀片電池因其扁平細長的外形,看起來像刀片而得名。4680電池表示是圓柱形電池,46表示底圓直徑46mm,80表示圓柱高度80 mm,那麽類比4680,妳壹定知道18650和21700是什麽意思。最後壹個0代表圓柱類型,前四個數字描述圓柱的大小。
第二類刀片電池是根據電池組形式命名的,如CTP電池和CTC電池。我們知道動力電池的結構壹般是電芯)→模塊→電池組,電芯是最小的單元,模塊是由電芯組成的。為了提高整個電池系統的安全性,電池組是由模塊組成的,但是模塊是否需要目前是個兩難的問題,去掉模塊,將電芯直接集成在電池組上,也就是CTP(Cell to Pack),優點是減少了模塊之間的縫隙,增加了整個電池組的體積能量密度。
但是,沒有模塊,對單體電池的安全性和可靠性提出了更高的要求。在過去,如果電池出現問題,可以通過BMS電池管理系統在局部模塊中進行控制,以免影響整個電池組。但是,拆下模塊後,如果某個電池出現問題,可能會影響整個電池。所以之前壹般用磷酸亞鐵鋰這種相對安全的電池。
接下來,CTC (Cell to Chassis)是壹種更激進的形式。電池單元被直接集成到車輛的底盤中,甚至電池組也被移除。特斯拉在這項技術上已經走在了前面。他們計劃將4680電池直接集成到車身結構中,這將大大減輕車輛的重量,並大大提高其性能和續航能力。
特斯拉之前已經研發出壹體化壓鑄技術,整車零件數量大幅減少。這將在未來由CTC實現,特斯拉將真正實現少即是多。當然,目前像大眾、當代安培科技有限公司等也有CTC路線的技術探索和嘗試。能否真正載入量產還有待觀察。
第三種以正負極材料或電解質材料命名。當我們談到無鈷電池時,我們指的是鈷不再添加到陰極材料中。了解電動車的朋友應該知道,電池有磷酸亞鐵鋰和三元鋰兩種,是電極的正極材料。
三元鋰是哪個?主流是NCM的鎳、鈷、錳和NCA的鎳、鈷和鋁。現在的趨勢是提高鎳的比例,降低鈷的含量。妳為什麽這麽做?因為增加鎳的比例對提高電池的能量密度很有幫助,但是鎳含量過高也有弊端,會降低電池的穩定性和循環壽命。鈷的作用是在微觀上抑制鎳離子引起的混亂,保證電池的循環壽命。既然鈷的作用如此重要,為什麽還要去除鈷呢?原因是鈷價格昂貴且稀缺,所以各方都在尋找替代鈷作用的好方法。蜂巢能源在這方面有三大黑科技:
首先是陽離子摻雜技術,可以提高材料的上限電壓。他們用兩種化學鍵更強的神秘元素代替鈷,在鎳和鋰離子之間建立牢固的連接,顯著提高了材料的穩定性和能量密度,降低了成本。
二是單晶技術,可以提高電池的安全性和使用壽命。電池在制作極片的過程中需要高強度的軋制。傳統的多晶高鎳三元材料軋制後,顆粒破碎明顯,導致陽極與電解液反應產生嚴重的安全問題,材料結構會發生坍塌。相比之下,單晶要穩定得多,電芯壽命比多晶高鎳三元電芯高70%。
三是納米網絡塗層,可以提高材料在高壓下的循環性能。在合成無鈷材料的過程中,科學家在單晶錳酸鎳鋰表面塗上壹層納米氧化物,相當於穿了壹件薄外套。由於這層“塗層”的阻隔,陽極和電解質之間的反應減少了。循環壽命大大提高。
當然,回到名字,果凍電池是壹種新型果凍狀電解液的鋰電池,具有高導電、自愈、阻燃等特性。它可以實現電池的電性能和安全性能,並且在幾乎不降低電性能的同時防止熱擴散。另外值得壹提的是,蜂巢能源基於果凍電池技術的NCM短刀L600電池已經成功通過針刺測試,不著火不冒煙。能量密度達到230Wh/kg。其實這種果凍狀的形狀可以理解為固態電池成功之前的壹種過度形態,也就是半固態,可以說是目前比較有前途的技術路線。
以上是我總結的電池命名中的壹些小門道,當然還有很多技術分析。雖然很多化學術語並不容易理解,但我們可以看到,我們自主品牌的電池科技公司正在通過這些前沿的黑科技,打造未來新時代的標桿,引領整個行業走向更高的層次。這是值得我們贊揚和鼓勵的。
作為能源載體,我們不僅要看其在“服役”階段的貢獻或功勞,更要關註壹個嚴重的問題,那就是當他們無法繼續為車輛提供持續穩定的動力時,他們的命運會是怎樣的?
中國汽車動力電池產業創新聯盟最新數據顯示,2020年,我國動力電池總退役量約為20萬噸,到2025年這壹數字將上升至78萬噸。動力電池即將到來的報廢期和鋰資源的約束意味著鋰電池回收利用勢在必行。
政策如何引導?
今年8月27日,工信部發布了由工信部、科技部、生態環境部、商務部、市場監管總局聯合發布的《新能源汽車用動力電池階梯利用管理辦法》。《辦法》提出,鼓勵梯次利用企業與新能源汽車生產、動力電池生產、報廢機動車回收拆解等企業合作,加強信息共享,利用現有回收渠道高效回收廢舊動力電池進行梯次利用。鼓勵動力電池生產企業參與廢舊動力電池回收和梯級利用。
梯隊利用是最優解嗎?
這裏我們看到壹個詞叫梯隊利用率,那麽什麽是梯隊利用率呢?其實很好理解。生活中壹個簡單的例子,遙控車上的電池沒電了,拆下來放在空調遙控器裏還能使用很長時間,既最大限度的發揮了電池的效用,又延長了電池的整個生命周期。壹般來說,動力電池衰減到80%後,無法滿足為新能源汽車提供動力的需求,不得不被淘汰。如果在電池還有80%的電量和上千個循環壽命的時候就直接報廢回收,會有很大的資源浪費。如何充分發揮退役動力電池的價值,將成為各方關註的焦點。這種行為也被企業視為降本增效的有效措施,甚至成為壹些企業增加收入的新業務。研究結果顯示,電動汽車退役鋰離子動力電池利用率達到60%,梯級利用價值巨大。
經過幾年的研究和探索,我國動力電池梯級利用的應用領域已集中在電力系統儲能、通信基站備用電源、低速電動汽車、小型分布式家用儲能、風光互補路燈、移動充電車、電動叉車等相關領域。
壹般大型儲能系統對電池的需求量很大,但由於電池往往來自不同的車輛,如果不能從不同的渠道了解這些電池的真實狀態和循環壽命,不僅會影響儲能效果,甚至會存在安全隱患。而且目前認為最可行的方式是將動力電池組拆解成單體,然後測試確認性能再作為儲能使用。
報廢動力電池的利用和回收步驟包括以下步驟:
(1)電池回收;
(2)拆卸電池組,得到電池單體;
(3)篩選出可用的電池單體;。
(4)將電池單體配對重組成電池組;
(5)系統集成和運行維護
在這個過程中,拆卸、檢查、組裝的過程不僅耗時耗力,如果僅用人力的話,成本也很高。同時,目前各企業的動力電池結構不壹。三元電池、磷酸鐵鋰電池甚至錳酸鋰動力電池等不同結構的電池,不僅性能不同,使用壽命也有很大差異。這些都是循序漸進使用時需要克服的障礙。
所以,雖然國家層面鼓勵報廢電池的梯級利用,但還有壹種更粗暴的方式,那就是直接拆解。對於支持直接拆解的,人們認為目前梯級利用的技術並不成熟,梯級利用過程中的安全問題無法保證,投入成本過高,與初衷相悖。而且隨著上遊原料鎳、鈷價格的上漲,直接拆解回收的資源規模效益遠大於梯級利用。
那麽是梯級利用還是直接拆解呢?這時候可能就需要具體問題具體分析了。目前市場上主流的動力電池主要分為磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池。三元鋰電池的安全性能沒有保證,很難用作儲能。但是隨著原材料價格的上漲,直接拆解三元鋰電池是有利可圖的。相反,對於磷酸鐵鋰電池來說,直接拆解沒有資源的規模化效益,進入梯級利用可能是更好的歸宿和選擇。
有專家預測,到2030年,三元和磷酸鐵鋰電池回收將成為千億市場。按目前價格計算,2020-2030年三元電池累計回收空間將達到6543.8+0305億元;2020-2030年,磷酸鐵鋰電池梯級利用/回收累計市場空間將分別達到68/1630億元。
企業做了什麽?
目前,國內動力電池回收及梯級利用行業仍處於“初級階段”,更多新的商業模式有待探索,但壹些有先見之明的企業已經布局動力電池回收行業:
在電池拆解回收領域,比亞迪采取精細拆解、材料回收、活化再生三步走的綜合策略。其中陽極材料粉末、陰極石墨、銅箔集流體、銅箔集流體、外殼、蓋板、塑料配件等原材料通過精細拆解獲得。& lt/