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全球首部叠片工艺白皮书在保定发布 刷新车规级动力电池标准 汽车市场网
全球首部叠片工艺白皮书在保定发布 刷新车规级动力电池标准
2019年7月12日   来源:腾讯汽车  作者:

7月10日,主题为“突破•变革 电动汽车发展安全之道”的“首届中国国际电动汽车安全技术创新大会”在河北保定召开。

会上,中国化学与物理电源行业协会秘书长刘彦龙、中关村新型电池技术创新联盟秘书长于清教、真锂研究创始人墨柯、蜂巢能源总经理杨红新、副总经理饶忠儒、工艺设备总监金正贤等共同发布了《中国车规级动力高速叠片电池发展白皮书》。这是全球首部叠片电池应用白皮书,全面梳理了动力电池的发展历程和技术特征,为车规级动力电池指明了未来发展的安全之道,有助于推动新一轮动力电池工艺技术革新。

据悉,本届大会由中国汽车工业协会(CAAM)、国际自动机工程师学会(SAE International)主办,蜂巢能源科技有限公司、长城汽车股份有限公司承办。来自中科院、中国工程院、美国国家实验室、清华大学、韩国成均馆大学以及近百家国际/国内知名主机厂、零部件供应商、电池及系统知名企业的行业专家以及新华社、中新社、网易、搜狐等媒体共计400余人,共同见证这一历史性的里程碑时刻。

全球第一部叠片电池应用白皮书诞生

我国动力锂电池的发展,起步于21世纪。2008年北京奥运会的50辆锂离子电池大巴,开锂离子电池产业化的先河。

经过十多年的快速发展,目前动力锂电池走到了十字路口。一方面,新能源汽车对动力锂电池的需求相当巨大;另一方面,动力锂电池面临着补贴退坡、“白名单”取消、安全事故频发等一系列挑战,动力电池产业链急需形成更加紧密的合作。

为深入实施创新驱动发展战略,加快推动锂电池产业高质量发展,动力电池行业产学研相关机构共同推出全球首部叠片电池应用白皮书——《中国车规级动力高速叠片电池发展白皮书》。

该白皮书全面梳理了全球锂电池的生产工艺发展现状,从锂离子电池生产设备发展、卷绕与叠片的工艺差异及品质控制、叠时代工艺及设备的发展路径、叠时代电池的性能优势及安全性提升等几个部分介绍了高速叠片工艺的最新进展和未来趋势。

在当前的产业背景下,这部白皮书的发布,一方面通过纵向回顾锂电池技术的演进,向行业指明叠时代是动力电池工艺革新的必由之路;另一方面,通过横向对比叠片工艺和卷绕工艺的差异,提出了车规级电池需要满足的安全、续航、寿命、尺寸、容量、价格等条件,从而为电池产业链上的各方制造工艺创新提供了明确的标准指导。

在叠片工艺白皮书中,我们读到了什么?

近年来,在动力电池行业陆续有储能白皮书、动力电池白皮书等发布,这一次的高速叠片工艺白皮书有什么不同,叠片工艺的技术进步如今又走到了哪一步?

在这份《中国车规级动力高速叠片电池发展白皮书》中,我们能看到以下几个不同点。

1、锂离子电池发展三阶段的划分

白皮书中花费了不小的篇幅,全面梳理了锂电池从3C级应用的1.0时代、到普通动力应用的2.0时代,再到现在车规级动力应用的3.0时代,与之相应的各阶段电芯的形态变化及主流厂商的制造工艺。

前两个阶段以卷绕工艺为主,在电池3.0时代,新能源汽车电池包设计正在向着长度更长的方向发展,高度方向则统一在了100mm左右。因此,叠片工艺生产的电芯将得到广泛应用。

2、卷绕与叠片的工艺差异与品质控制

方形叠片电池与卷绕电池最大的流程差异在分切工序、模切工序和极组成型三大工序,其他工序的加工方法均相同,最大的差异在于极组成型方式的不同。

首先,卷绕工艺正负极片是连续的,叠片工艺正负极片是片状;其次,卷绕工艺在检测到极片上的mark孔时,在mark孔位置进行裁断,完成一个极组的卷绕,而叠片电芯是按照正负极片的设定数量进行叠片,数量达到设定值时完成一个电芯的叠片;最后,成型的极组在形态上存在差异,卷绕工艺的极组,在层数相同的情况下,极耳的数量比叠片电池多一倍。在品质控制方面,叠片电芯的毛刺及粉尘控制要求更高。

3、叠时代工艺及设备的发展及性能优势

白皮书中介绍了目前叠片设备有三种方向:①高速叠片设备路线;②切叠一体机;③热覆合高速叠片设备。第一种技术灵活性与可行性高,正处于开发阶段;第二种由于模切机与叠片机效率匹配上还存在差异,目前还未成熟应用;第三种因为热复合叠片工艺专利保护,限制了行业内的推广与应用。

蜂巢能源采用方形铝壳叠片工艺,设备技术选择行业领先的高速叠片路线,并聘请了国内外资深叠片设备与工艺专家,实现了高速叠片领域的技术成果。叠时代电池不仅拥有更高的能量密度和更稳定的内部结构,还拥有更高的安全性和更长的循环寿命。

为安全而来,刷新车规级动力电池标准

据不完全统计,2019年4月以来,已经发生至少6起新能源汽车着火事件。虽然起火原因各不相同,有的正在充电,有的正在接受维修,有的处于静置状态下发生自燃……接二连三的事故,既引发了人们对电动汽车安全性的担忧,也对行业发展造成了不良影响。

对此,全国政协副主席、中国科协主席万钢指出:“面对各种新的安全问题叠加,要制定新的技术标准和安全标准,尤其是要建立全系统的解决方案。同时,进一步提升产品质量,在动力电池的设计、制造、装配等环节提升一致性与可靠性。”

《中国车规级动力高速叠片电池发展白皮书》的发布,正是针对如何构建安全可靠的车规级动力电池给出了解决方案,提出了从技术路径选择上来确保安全的动力锂电池标准。从这次白皮书的联合发布中,我们看到了产学研多方联合发声呼吁。

此次大会集结了中汽协副秘书长许艳华、中汽协常务副会长兼秘书长付炳锋、SAE International代表Billy Xu、中国科学院院士杨裕生、中国化学与物理电源行业协会秘书长刘彦龙、中国动力电池创新联盟副秘书长&中国电动汽车充电基础设施充电联盟副秘书长王子冬、真锂研究创始人墨柯、清华大学安全与节能国家重点实验室主任卢兰光教授、中国新能源材料技术研究院院长王庆生教授等多位行业专家,共谋全球电动汽车安全品质提升。

作为电动汽车核芯部件的动力电池,不仅关系到主机厂电动汽车产品的竞争力,更与消费者的驾车出行安全息息相关。对此,中国工程院院士杨裕生在会上强调:“要用成熟安全的电池,发展安全节能减排的电动汽车。”

对于下一代车规级动力电池,清华大学安全与节能国家重点实验室主任卢兰光直言:“卷绕工艺优点是生产效率高,层间箍紧力可控,但是由于存在曲率半径,特别是卷芯的内部中心曲率半径小,导致N/P小,充放电受力不均匀,形变不一致,容易析锂等问题。而叠片工艺正相反,各个部分受力均匀,不易变形。叠片更加适合形变大的电极材料,有利于保证充放电循环中形变一致,避免析锂等问题。”

动力电池安全并不只是说说而已,全球首部叠片工艺应用白皮书在首届中国国际电动汽车安全技术创新大会上发布,标志着我国企业在动力锂电池系统解决方案的安全方面走出了第一步,让世界意识到高速叠片的安全可靠,提升对方形叠片电池的信任,进而推动行业在更加稳定的“叠时代”大步向前。

据了解,CATL、松下、三星SDI、孚能科技、万向A123、微宏动力等锂电池行业新旧势力都有在2022年之后导入叠片工艺的计划。而动力电池新势力蜂巢能源已于今年4月10日率先发布了首款车规级方形叠片电池,领先全球主流厂商3年进入“叠时代。”

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