实现10C快充,电池的“这个材料”非常重要

  超快充成为众车企和电池厂商技术角逐的焦点。今年3月,比亚迪发布“兆瓦闪充”系统,推出全球首个量产乘用车全域千伏高压架构,实现最大充电功率1MW(即1000kW)的突破,最高充电倍率达到10C。同是3月,孚能科技发布其全新大软包超快充电池系统解决方案,依托独创的SPS超级大软包系统架构,可实现6C快充。

  今年年初,上汽通用汽车总经理卢晓对外透露,上汽通用与宁德时代联合推出的6C超快充磷酸铁锂电池,将于今年在新升级的奥特能准900V平台上投入使用,充电10分钟可增加续航350km。此外,宁德时代将为尊界S800提供6C超充电池,使用三元电池材料体系,或为麒麟电池第二代产品。

  在此之前,亿纬锂能发布了具备6C快充能力的大圆柱电池新产品Omnicell全能电池,可实现电动汽车充电5分钟续航300公里。据悉,亿纬锂能还推出能量密度高达320Wh/kg的eVTOL电池,能够在10分钟内快速充电至80%。

  据了解,正力新能发布的正力?骐龙半固态超长续航大圆柱电池,支持4C快速充电,充电10分钟续航500公里;欣旺达发布的第三代闪充电池,充电峰值倍率达6C,平均充电4.5C,仅需10分钟能充电至80%;力神电池推出5分钟充电30-80%的4C超充铁锂PHEV电池,8分钟充电10-80%的6C铁锂超充电池;国轩高科超快充产品G刻电池,可实现充电9.8分钟补能80%,充电一刻钟补能90%。

  在车企应用端,包括特斯拉、长安、吉利、小米、极氪、蔚来、理想、小鹏、宝马、东风、一汽红旗、广汽埃安等众多国内外车企,都加速与电池厂商绑定研发,4C-6C快充技术逐步覆盖20万-30万元主流车型。

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更快捷的锂离子通道

  为提升电池的快充性能,众车企和电池厂商不断尝试新的设计和材料。隔膜作为电池的四大关键材料之一,对电池的充电效率有重要的影响。

  “隔膜厚度薄、孔隙率大、透气度高时,锂离子从正极传输到负极的阻碍就小,同时充电过程中的极化作用就小。”业内人士指出,湿法涂覆隔膜以其更薄的厚度、更高的孔隙率和更均匀的孔径分布,为电池快充提供了更便捷的通道。

  据了解,比亚迪“兆瓦闪充”电池采用的就是孔隙率更高的?湿法涂覆隔膜,以?取代传统的干法隔膜,通过纳米级隔膜微孔设计,优化锂离子传输通道,能够提升离子迁移效率?。结合电解液和电极材料的改进,其隔膜内阻可降低50%,从而减少了充电过程中的能量损耗和发热?。

  正力新能在行业内首次推出的集高安全、高能量密度、高功率、快充于一体的“三高一快”飞行器电池,则采用高电导率电解液与高孔隙陶瓷涂覆隔膜,提升离子传输能力,降低阻抗,最终实现高功率快充性能。

  据星源材质透露,该公司在快充技术的研发上取得创新突破,率先量产新型涂层隔膜产品,具备高性能、高安全电池的市场放量优势。该公司研发的纳米纤维涂覆隔膜、聚酰亚胺涂覆隔膜、芳纶涂覆隔膜,具有耐高温、高强度和快浸润的特点,能够有效提高充电效率,降低电池热失控带来的风险。

  据桂林奇宏科技销售总监何方介绍,在锂电池隔膜涂覆材料领域,奇宏科技已经掌握四种纳米纤维素的核心技术,已经进入头部隔膜企业供应链,实现批量稳定供货。

  “纳米纤维素混合氧化铝涂覆隔膜,能显著降低与电解液的接触角,这表明隔膜对电解液具有更好的润湿性。良好的润湿性有利于电解液在隔膜表面的均匀分布,提高电解液的吸收率和保液率,从而加快锂离子在电解液中的传输速度,提升电池的快充性能。”何方分析称。

  据恩捷股份透露,该公司研发了一系列适用于快充电池的高孔隙率高强度隔膜产品,目前正在积极投入力量研发第二代超薄高强隔膜产品,并且已经具备快速大规模量产快充隔膜的能力。2024年恩捷股份涂覆隔膜年产能达80亿平方米,其中快充专用产线占比30%。

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绝佳的拍档

  “低成本、高能量密度、快充、长寿命、高安全,是未来锂电池行业技术发展趋势。”中材科技指出,更薄、强度更高的基膜,叠加新型涂覆配方及工艺,将是打造差异化和定制化隔膜产品的核心要素。

  对于快充隔膜技术而言,湿法+涂覆工艺是绝佳的拍档。目前,业内主流企业的湿法隔膜,通常都会采用涂覆的方案。今年4月,中材科技宣布,其控股子公司中材锂膜拟在匈牙利投资1.14亿欧元,建设年产能6.4亿平米的湿法涂覆隔膜生产基地。

  从市场应用情况来看,对湿法涂覆隔膜的需求增长迅速,近年来不少隔膜订单都以湿法涂覆膜为主。比如,去年12月星源材质与大众集团旗下动力电池子公司签订定点协议,预计2025至2032年期间,将为后者累计供货约20.9亿平米湿法涂覆隔膜材料。

  据中材科技预测,2025年全球市场对隔膜的总需求量,将达到300亿-325亿平米,其中湿法隔膜将占据主要份额,预测在240亿-260亿平米。之所以湿法隔膜增速迅猛,中材科技在分析时提及,“某大厂推出超级快充电池,干法不能较好解决问题”。

  随着湿法隔膜技术不断取得突破,出于能量密度、快充等性能提升以及安全性考虑,市场对涂覆材料和工艺的应用需求,也将大幅度增加。

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