■来源：电池中国

数(shu)据显示(shi)，2022年1-9月(yue)，HEV电(dian)池(chi)装机(ji)量欣旺达排名(ming)国内(nei)第(di)一(yi)位，BEV动力电(dian)池(chi)装机(ji)量排名(ming)国内(nei)第(di)五位、全球第(di)九位，站(zhan)稳全球动力电(dian)池(chi)头部阵营。

随着下游市场对高(gao)比能电(dian)芯需求日益追捧(peng)，越(yue)(yue)来越(yue)(yue)多(duo)的企(qi)业在此(ci)赛(sai)道展(zhan)开较量(liang)。近日，欣旺达(da)电(dian)动汽车电(dian)池有(you)限公司(si)中(zhong)央(yang)研(yan)究院副总经理梁世硕博士向电(dian)池中(zhong)国网，介绍了(le)高(gao)比能动力电(dian)芯面(mian)临的挑战，并解(jie)密(mi)欣旺达(da)开发策略。

中国新能源汽(qi)车产(chan)销量已连(lian)续七(qi)年(nian)领(ling)跑全(quan)球，过(guo)去几年(nian)里，新能源汽(qi)车应用场(chang)景中涌(yong)现(xian)出众多品牌的(de)动(dong)(dong)力电(dian)池(chi)，优势各异、鏖战(zhan)尤酣(han)。据(ju)介绍，成立于2014年(nian)的(de)欣(xin)旺达(da)电(dian)动(dong)(dong)汽(qi)车电(dian)池(chi)有(you)限公司，面(mian)对激(ji)烈的(de)市(shi)场(chang)竞争(zheng)，选择了“左手(shou)混动(dong)(dong)，右手(shou)纯电(dian)”的(de)发(fa)展策略，全(quan)面(mian)布(bu)局交(jiao)通运输、新能源等领(ling)域，并通过(guo)技术创(chuang)新、精(jing)细化(hua)(hua)运营，提供(gong)有(you)竞争(zheng)力、情景化(hua)(hua)的(de)动(dong)(dong)力电(dian)池(chi)解决方案。

全球化布局方面，梁世硕表示，“欣旺达被评为全球动力电池TIER 1生产商［有资格供应超过1家跨国OEM/EV生厂商（海外市场），且年累积产能＞5GWh］，是全球9家获此殊荣的行业企业之一。”

如今的欣(xin)旺(wang)达(da)不仅研发(fa)能力强劲，授权专利数超1200项，研发(fa)设备超3000套，研发(fa)人员超1500人，其中博士超100人；而且现已建(jian)成及在建(jian)动(dong)力电(dian)池生产基(ji)地8个，分别是广东(dong)惠州、江(jiang)(jiang)苏南京、江(jiang)(jiang)西(xi)南昌、山东(dong)枣(zao)庄(zhuang)、四(si)川德阳、浙江(jiang)(jiang)义乌、湖(hu)北宜昌和海外(wai)基(ji)地，规划产能超500GWh。

欣旺达并(bing)不(bu)满足于现状，积极进军高(gao)比(bi)能动力(li)电池市场。对(dui)此，梁世(shi)硕分析(xi)了(le)高(gao)比(bi)能动力(li)电芯(xin)市场的(de)机遇和挑战，并(bing)分享了(le)含(han)金量(liang)十足的(de)欣旺达开发策(ce)略和进展。

当前(qian)，电(dian)动(dong)汽车市场(chang)的主(zhu)要焦虑包括里程、充(chong)电(dian)、保值、安全隐(yin)患四(si)个方面。

梁世硕指出，“为缓解里程焦虑，电动汽车装电量及续航里程呈逐年增长的趋势，预计后续标杆车型装电量将达150KWh，续航超过1000km。高装电量的同时，为保持宽敞的车内空间并减少车辆总重量，高比能（高体积能量密度及高重量能量密度）电芯成为首选。”

据介绍，“在高比能电芯规划方面，欣旺达动力电池兼备高能量密度和快充性能，能量密度覆盖280Wh/kg-350Wh/kg，实现15/20/30分钟快充，系列产品都将陆续推向市场。”

梁(liang)世硕认为，“目前市场上广(guang)泛应用(yong)的是镍(nie)三(san)元和(he)石墨体系，要达到高比(bi)能(neng)，高镍(nie)三(san)元和(he)硅基(ji)是必经之路。而这(zhei)两(liang)种材料在电芯循环、膨(peng)胀及(ji)安(an)全方(fang)面带来了很(hen)大的挑战(zhan)。”他(ta)从三(san)个方(fang)面做(zuo)出详细分(fen)析。

高镍(nie)正极材料的(de)挑战(zhan)：

一(yi)是Ni含(han)量(liang)升高(gao)，结构(gou)稳定(ding)性(xing)(xing)下降(jiang)，更(geng)(geng)(geng)(geng)易(yi)发生(sheng)不(bu)可逆相转变(bian)，伴随晶格失(shi)氧(yang)，导(dao)致循(xun)环和(he)安(an)全(quan)性(xing)(xing)能恶(e)(e)化。二是Ni4+氧(yang)化性(xing)(xing)强，高(gao)镍材(cai)料(liao)失(shi)氧(yang)温度更(geng)(geng)(geng)(geng)低，失(shi)氧(yang)量(liang)更(geng)(geng)(geng)(geng)大(da)，导(dao)致循(xun)环产气，安(an)全(quan)性(xing)(xing)能恶(e)(e)化。三是高(gao)镍材(cai)料(liao)充(chong)放电过程中c参数变(bian)化更(geng)(geng)(geng)(geng)为剧(ju)烈，颗(ke)粒破碎(sui)加剧(ju)，导(dao)致循(xun)环和(he)产气恶(e)(e)化。

硅基负极的挑战(zhan)：

嵌(qian)锂(li)过程伴随剧烈膨胀，脱锂(li)后材料收缩(suo)，体(ti)积反复变(bian)化导致材料粉化或从集流体(ti)上(shang)脱落；同时造(zao)成(cheng)界面暴露在电(dian)解液中，不断形(xing)成(cheng)SEI膜，导致内(nei)阻增加，同时恶化存储和产(chan)气；脱嵌(qian)锂(li)体(ti)积变(bian)化和体(ti)相电(dian)阻高的特性，容(rong)易造(zao)成(cheng)循环过程中脱离电(dian)接触，加快容(rong)量衰减。

硅基电解液的挑(tiao)战：

硅负极(ji)的膨胀使电(dian)解(jie)液很难形成稳定SEI膜；高(gao)含(han)量FEC与锂盐(yan)相互(hu)促进(jin)分(fen)解(jie)，生成HF，破坏正(zheng)负极(ji)界面(mian)、腐(fu)蚀活性(xing)材料颗粒(li)；匹(pi)配高(gao)电(dian)压三元正(zheng)极(ji)或高(gao)镍正(zheng)极(ji)时(shi)，界面(mian)氧化性(xing)强(qiang)催化电(dian)解(jie)液分(fen)解(jie)；应用方面(mian)，常规电(dian)解(jie)液添加剂一(yi)般会使电(dian)池的DCR增长，从而(er)不(bu)利于快充性(xing)能(neng)。

针对以上挑战，欣旺达提出他们的开发策(ce)略。

高(gao)镍材料开发上(shang)：梁世硕表(biao)示(shi)，“一方面(mian)，由团队自主开发(fa)的(de)(de)机器学习力(li)场势函数，实现材料精确计算(suan)，针对(dui)高(gao)镍体系，计算(suan)了近30种掺杂元(yuan)素(su)的(de)(de)影(ying)响，结合Li/Ni交换能等多纬度(du)计算(suan)结果，优选出了提(ti)升(sheng)材料循环寿命和(he)安(an)全性能的(de)(de)最优掺杂元(yuan)素(su)。”另一方面(mian)，体相均匀掺杂工(gong)艺和(he)晶(jing)面(mian)取向调控也是高(gao)镍材料开发(fa)的(de)(de)重点和(he)难(nan)点。“提(ti)升(sheng)制作(zuo)工(gong)艺，调控前(qian)驱体晶(jing)须形(xing)貌和(he)烧结，减少失氧，缓解(jie)颗粒开裂，进(jin)而提(ti)升(sheng)循环性能和(he)安(an)全性能。”

氧化(hua)硅材料探索上：梁世(shi)硕表示，通过(guo)(guo)仿真计算，调(diao)控(kong)氧含量材料体(ti)积膨胀可降低一半(ban)。此外(wai)，通过(guo)(guo)调(diao)控(kong)硅酸盐相、掺杂技术，使快充性能明(ming)显提升(sheng)。

电解(jie)液(ye)改(gai)善策略上：调配并(bing)使用的(de)硅(gui)负极成(cheng)膜(mo)添加(jia)剂(ji)、除(chu)酸添加(jia)剂(ji)、耐氧化溶剂(ji)、新型成(cheng)膜(mo)添加(jia)剂(ji)成(cheng)功(gong)解(jie)决SEI膜(mo)、HF腐蚀、改善产(chan)气、耐压(ya)性、相(xiang)容性等问题。提(ti)高了(le)电解(jie)液(ye)循环能力(li)和存储能力(li)。

以欣旺达300Wh/kg高(gao)(gao)比能电芯为(wei)例，已具(ju)备长寿(shou)命、低循环膨胀率(lv)、高(gao)(gao)安全可靠性、模(mo)组(zu)无热扩散(san)等优(you)势(shi)。梁世硕(shuo)介(jie)绍道，“在三亚(ya)市实际运行工况下(xia)，欣旺(wang)达(da)高比能电(dian)(dian)芯服务寿命可(ke)达(da)8年且(qie)16万公里质(zhi)保寿命SOH_均(jun)值(zhi)为：82.33%，满(man)足80%的(de)能量保值(zhi)率(lv)要求。同时，电(dian)(dian)芯EOL满(man)电(dian)(dian)膨胀(zhang)(zhang)率(lv)及(ji)满(man)电(dian)(dian)膨胀(zhang)(zhang)力值(zhi)均(jun)显著低于客户要求，实现(xian)低循环(huan)膨胀(zhang)(zhang)率(lv)。在60 ℃ 极端自然环(huan)境下(xia)对电(dian)(dian)芯进行外短(duan)路、过充、雨淋(lin)、电(dian)(dian)击(ji)(ji)测(ce)试(shi)(shi)：不(bu)起(qi)火、不(bu)冒(mao)烟(yan)、不(bu)漏液；浅表针刺和暴力撞击(ji)(ji)测(ce)试(shi)(shi)：只漏液，不(bu)起(qi)火、不(bu)冒(mao)烟(yan)。说明(ming)该电(dian)(dian)池(chi)具有极高的(de)安全可(ke)靠性！”

欣旺达高比(bi)能电(dian)(dian)芯(xin)(xin)电(dian)(dian)池(chi)模(mo)组(zu)是当(dang)前(qian)市(shi)场上(shang)最安全的(de)电(dian)(dian)池(chi)模(mo)组(zu)之(zhi)一。通过(guo)先进的(de)热阻断材料、液冷工艺和模(mo)组(zu)设计，欣旺达高比(bi)能电(dian)(dian)芯(xin)(xin)成功(gong)实现电(dian)(dian)芯(xin)(xin)之(zhi)间(jian)热阻隔，减少电(dian)(dian)芯(xin)(xin)间(jian)异(yi)常反(fan)应对临近电(dian)(dian)芯(xin)(xin)的(de)影响，有效提高电(dian)(dian)池(chi)模(mo)组(zu)维修(xiu)和使用的(de)经济性。

同时，通过优(you)异(yi)的模(mo)组设计，提(ti)高电芯冷却性(xing)能和阻隔电芯间的异(yi)常热量(liang)传导，实现(xian)电芯不起火(huo)、不传烧，从而实现(xian)经(jing)济实惠、安全耐用的产(chan)品开(kai)发目标。

产业布局方面，梁世硕表示，“欣旺达将坚持混合动力和纯电动力电池(chi)并重的发展(zhan)策略，助(zhu)力交(jiao)通运输领域等双碳(tan)目(mu)标的达成(cheng)。”

产品(pin)矩阵中，据梁世硕(shuo)介绍，“欣旺达HEV电(dian)池产品(pin)，已具备最高100C高倍率放电(dian)能力，50000次循环寿命，以及高安(an)全可靠性(xing)，目(mu)前已向雷(lei)诺(nuo)、日(ri)产批量供(gong)货，与(yu)85%国内主流车企形成合(he)作，海外定点企业(ye)也达11家，包(bao)括德国大众集团。”

超级快充电池(chi)产品，已(yi)实(shi)现充电五(wu)分钟(zhong)续航200km的(de)能力(li)，目前(qian)小批量(liang)量(liang)产，合(he)作车企(qi)有9家，批量(liang)化市(shi)场应用行业领先。

此外(wai)，欣旺(wang)达ESS磷酸铁锂电芯实现6000-16000次循环(huan)寿命，已向(xiang)国(guo)内(nei)外(wai)顶级(ji)储能客户批量(liang)化交付。高比(bi)能BEV三元电芯，正在开发280Wh/kg-350Wh/kg电芯，将(jiang)满(man)足(zu)国(guo)内(nei)外(wai)客户长续航高端(duan)车型需求。