从麒麟电池再论技术迭代与格局演进

【背景介绍】
推出原因:特斯拉推出4680,采用CTC技术,这种高集成效率对于宁德的方壳体系不适用,宁德的模组和Pack相比4680效率低很多。宁德必须要有相应的pack升级路线去匹配特斯拉对于成本和性能的要求。

国内市场竞争形势:比亚迪推出刀片电池,最大优点:显著提升了整个pack集成效率。宁德CTP2.0的pack效率相比于比亚迪和蜂巢“短刀”仍然存在缺陷。宁德要从化学体系和pack两个方面去迎接挑战,推出麒麟电池。

【麒麟电池介绍】
麒麟电池本质上是一种Pack结构,传统电池由底托盘、模组、隔热片、水冷板、横纵梁和上盖组成。麒麟电池的创新点:取消了横纵梁,水冷板、隔热片,取而代之是弹性的复合板,最大的优点是集成化的效率,未来的pack结构件越来越少,都是一件多用,把纵梁,水冷板、隔热片同时集成到弹性的复合板。优点:①改善方壳电池对于化学体系的兼容。材料未来升级,正极:降本路径,性能车未来趋势采用硅,硅的高膨胀性对于电芯约束力高。如果采用弹性复合板,能解决高温膨胀性,对于电池性能提升帮助大。②电池大面对着水冷板,可以提升快充功率。快充的两个背景是产热和析锂,析锂:低温下,某些区域高温,旁边区域能产生析锂。麒麟电池能显著改善由于热管理功能不当产生析锂。③显著提升pack效率。能量密度能做到250。缺点:可靠性和安全。内部仿真验证,基于客户端的验证数据不充分,也有一些问题。化学体系的升级,正极路线包括:①向上,向高镍,提升能量密度②向下,降本。负极:往上走,包括高能量密度和快充两条路线。高能量密度:硅基负极的应用。快充:快充石墨以及快充石墨夹杂一些硅基负极。兼顾能量密度和快充性能。

【Q&A】
Q: 方形电池壳应对未来材料升级的解决方案
A:化学体系升级方面,硅并不是很成熟,10%-15%以上的硅还有很多问题。10%以下硅对于现有铝壳和方壳的体系没有问题。电池的新势力和中科院体系下的采用软包,采用硅能量密度能到350以上。未来硅的掺杂空间预计在40%以下。
特斯拉等走快充技术路线。圆柱4680,散热存在问题。方壳,接触面积大,散热有优势,未来会有统治力。

Q: 麒麟电池电解液需求
A:快充,要求电解液降盐和提升离子解离系数。包括溶剂的变化和锂盐的变化。LIFSI适用于快充,对于高温性和低温性有很好的兼容,LIFSI有很强的解离能力。LIFSI显著提升电导率。LIFSI成本没有比6F贵许多。各家厂商把LIFSI和6F混合使用。新型的溶剂的应用区间会广很多,4C电导率保守9以上。一个加法:增加高动力学溶剂的使用比例,一个减法:尽量减少非必要添加剂的使用比例。

Q:溶剂哪种用量提升
A:可以参考羧酸酯的含量。

Q: 单体电芯能量密度提升原因
A:正极材料的快速导入,采用高镍,以8系为主。

Q:麒麟电池,客户端态度
A:高端车型都在接触,新势力高端车型和传统主机厂都在往里面导。海外客户有在接触,比国内客户更保守一些。

Q:4C电池核心材料
A:负极材料:依赖供应商;负极配方和电池极片设计,主机厂做的功夫多一点。

Q: 负极材料
A:快充原理简单,石墨表面做一些包覆。难点在于:在于包覆方式、包覆材料以及包覆工艺的选择。石墨导电性比较好,焦比较关键。

Q:导电剂用量变化
A:正极的配方更多的是保证性能,需求差异变化并不是很大,对于成本不是很大。导电剂,会轻微调整,用量很少。导电0.5%提升到0.6%,变大不大。

Q:中镍高电压的多还是高镍的多
A:麒麟搭高镍的比较多,麒麟主要性能在于快充和安全。

Q:快充和普通的1C和2C的慢充电池相比
A:整个负极变化很大,电解液变化也很大。正极对于阻抗的贡献多一点,能动的区间很少。更多的是降低负极的阻抗,改善析锂,材料的变化主要在于负极,包括负极的材料和化学体系。

Q: 碳管品质要求变化
A:碳管的升级最为显著。希望碳管臂长尽可能长,短径尽可能小。

Q: 导电剂在单GWH的用量和价值量
A:用量有变化,差价不是很大

Q:碳包覆材料(负极)用量提升吗?
A:主材用量很高,石墨的碳包覆。包覆比例有变化。也不是包的越多越好。主要是:包覆工艺优化和包覆材料的选择。

Q: 是不是硅氧负极材料多一点
A:量产项目是硅氧多一点,PAA含量确实会多一点。

Q:PAA供应商,未来PAA比例
A:PAA含量更多的取决于电极的设计,PAA供应商还是海外居多

Q:快充中采用的高镍高电压还是高镍普通电压
A:是高镍普通电压,高镍高电压没办法做。高镍和中镍的选择取决于对能量密度的需求

Q:采用的是天奈第几代碳管?
A:碳管,不是说以前的不能用。高端的单壁碳管用的多一点。国内与国外的单壁在热稳定有差异。

Q:麒麟电池高镍的安全性
A:电池安全性提升主要包括①电池设计最根本,增加设计冗余。②主材方面。使用稳定性更好的正极材料,使用不同的隔膜。现在的创新点在于对于电池壳体的修正和pack行为的修正。采用弹性夹板取代多结构件的方式。采用电芯壳体的设计。85%在于壳体结构设计优化,15-20%在于电芯优化。

Q:麒麟电池用到气凝胶了吗?
A:气凝胶已经量产了,取决于设计冗余和成本,更多取决于客户,电池包都是定制,客户如果对车安全更高,就要上更多的气凝胶。

Q:导入球铝作用

A:对散热有帮助,对安全微乎其微。

Q:CTC的方案

A:长刀,一行放一个电芯,质量上减轻。短刀,数量也会少很多,本质原因,主机厂对pack效率越来越高。必须要电池的pack升级,优点在于提升效率同时兼顾安全,热管理。比亚迪长刀作为结构件使用,最优解就是自身作为力学结构件。

Q:对于不同的材料体系,铁锂为何不愿意换3.0结构

A:新结构铺开去降低研发成本,是需要时间,更多的产品的定位。并不是说铁锂不可以,铁锂具有更强的补短效应,更多的成本原因。铁锂的最终目的是降本,用在低端车不划算。

Q: 3.0成本比2.0提升的原因
A:结构件,在于结构件前期需要做处理,需要做相应的定制。前期开模成本高一些。

Q:集中缓冲和支撑很难实现吗
A:可以实现。宁德这块做的好,能兼容硅含量更高的体系。

Q:麒麟3.0和4680在掺硅比例的差距
A:还是会有差距,能量密度差距在5-7%之间。

Q:高镍能不能做高电压
A:高镍做高电压,收益和损失不成比例,高镍如果高电压则循环性下降和安全性会显著下降。

Q:快充的负极,头部和二线的差异点
A:主要看几个方面:第一,充放电效率;第二,超薄涂布;第三,负极含量;第四,负极批次的稳定性。

Q:磷酸锰铁锂对碳管用量需求
A:会增加。

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