■來源：電池中國

數據顯示，2022年1-9月，HEV電池裝機量欣旺達排名國內第一位，BEV動力電池裝機量排名國內第五位、全球第九位，站穩(wěn)全球動力電池頭部陣營。

隨著下游市場對高比能電芯需求日益追捧，越來越多的企業(yè)在此賽道展開較量。近日，欣旺達電動汽車電池有限公司中央研究院副總經理梁世碩博士向電池中國網，介紹了高比能動力電芯面臨的挑戰(zhàn)，并解密欣旺達開發(fā)策略。

中國新能源汽車產銷量已連續(xù)七年領跑全球，過去幾年里，新能源汽車應用場景中涌現出眾多品牌的動力電池，優(yōu)勢各異、鏖戰(zhàn)尤酣。據介紹，成立于2014年的欣旺達電動汽車電池有限公司，面對激烈的市場競爭，選擇了“左手混動，右手純電”的發(fā)展策略，全面布局交通運輸、新能源等領域，并通過技術創(chuàng)新、精細化運營，提供有競爭力、情景化的動力電池解決方案。

全球化布局方面，梁世碩表示，“欣旺達被評為全球動力電池TIER 1生產商［有資格供應超過1家跨國OEM/EV生廠商（海外市場），且年累積產能＞5GWh］，是全球9家獲此殊榮的行業(yè)企業(yè)之一?！?

如今的欣旺達不僅研發(fā)能力強勁，授權專利數超1200項，研發(fā)設備超3000套，研發(fā)人員超1500人，其中博士超100人；而且現已建成及在建動力電池生產基地8個，分別是廣東惠州、江蘇南京、江西南昌、山東棗莊、四川德陽、浙江義烏、湖北宜昌和海外基地，規(guī)劃產能超500GWh。

欣旺達并不滿足于現狀，積極進軍高比能動力電池市場。對此，梁世碩分析了高比能動力電芯市場的機遇和挑戰(zhàn)，并分享了含金量十足的欣旺達開發(fā)策略和進展。

當前，電動汽車市場的主要焦慮包括里程、充電、保值、安全隱患四個方面。

梁世碩指出，“為緩解里程焦慮，電動汽車裝電量及續(xù)航里程呈逐年增長的趨勢，預計后續(xù)標桿車型裝電量將達150KWh，續(xù)航超過1000km。高裝電量的同時，為保持寬敞的車內空間并減少車輛總重量，高比能（高體積能量密度及高重量能量密度）電芯成為首選?！?

據介紹，“在高比能電芯規(guī)劃方面，欣旺達動力電池兼?zhèn)涓吣芰棵芏群涂斐湫阅?，能量密度覆蓋280Wh/kg-350Wh/kg，實現15/20/30分鐘快充，系列產品都將陸續(xù)推向市場?！?

梁世碩認為，“目前市場上廣泛應用的是鎳三元和石墨體系，要達到高比能，高鎳三元和硅基是必經之路。而這兩種材料在電芯循環(huán)、膨脹及安全方面帶來了很大的挑戰(zhàn)?！彼麖娜齻€方面做出詳細分析。

高鎳正極材料的挑戰(zhàn)：

一是Ni含量升高，結構穩(wěn)定性下降，更易發(fā)生不可逆相轉變，伴隨晶格失氧，導致循環(huán)和安全性能惡化。二是Ni4+氧化性強，高鎳材料失氧溫度更低，失氧量更大，導致循環(huán)產氣，安全性能惡化。三是高鎳材料充放電過程中c參數變化更為劇烈，顆粒破碎加劇，導致循環(huán)和產氣惡化。

硅基負極的挑戰(zhàn)：

嵌鋰過程伴隨劇烈膨脹，脫鋰后材料收縮，體積反復變化導致材料粉化或從集流體上脫落；同時造成界面暴露在電解液中，不斷形成SEI膜，導致內阻增加，同時惡化存儲和產氣；脫嵌鋰體積變化和體相電阻高的特性，容易造成循環(huán)過程中脫離電接觸，加快容量衰減。

硅基電解液的挑戰(zhàn)：

硅負極的膨脹使電解液很難形成穩(wěn)定SEI膜；高含量FEC與鋰鹽相互促進分解，生成HF，破壞正負極界面、腐蝕活性材料顆粒；匹配高電壓三元正極或高鎳正極時，界面氧化性強催化電解液分解；應用方面，常規(guī)電解液添加劑一般會使電池的DCR增長，從而不利于快充性能。

針對以上挑戰(zhàn)，欣旺達提出他們的開發(fā)策略。

高鎳材料開發(fā)上：梁世碩表示，“一方面，由團隊自主開發(fā)的機器學習力場勢函數，實現材料精確計算，針對高鎳體系，計算了近30種摻雜元素的影響，結合Li/Ni交換能等多緯度計算結果，優(yōu)選出了提升材料循環(huán)壽命和安全性能的最優(yōu)摻雜元素?！绷硪环矫?，體相均勻摻雜工藝和晶面取向調控也是高鎳材料開發(fā)的重點和難點。“提升制作工藝，調控前驅體晶須形貌和燒結，減少失氧，緩解顆粒開裂，進而提升循環(huán)性能和安全性能?！?/span>

氧化硅材料探索上：梁世碩表示，通過仿真計算，調控氧含量材料體積膨脹可降低一半。此外，通過調控硅酸鹽相、摻雜技術，使快充性能明顯提升。

電解液改善策略上：調配并使用的硅負極成膜添加劑、除酸添加劑、耐氧化溶劑、新型成膜添加劑成功解決SEI膜、HF腐蝕、改善產氣、耐壓性、相容性等問題。提高了電解液循環(huán)能力和存儲能力。

以欣旺達300Wh/kg高比能電芯為例，已具備長壽命、低循環(huán)膨脹率、高安全可靠性、模組無熱擴散等優(yōu)勢。梁世碩介紹道，“在三亞市實際運行工況下，欣旺達高比能電芯服務壽命可達8年且16萬公里質保壽命SOH_均值為：82.33%，滿足80%的能量保值率要求。同時，電芯EOL滿電膨脹率及滿電膨脹力值均顯著低于客戶要求，實現低循環(huán)膨脹率。在60?℃ 極端自然環(huán)境下對電芯進行外短路、過充、雨淋、電擊測試：不起火、不冒煙、不漏液；淺表針刺和暴力撞擊測試：只漏液，不起火、不冒煙。說明該電池具有極高的安全可靠性！”

欣旺達高比能電芯電池模組是當前市場上最安全的電池模組之一。通過先進的熱阻斷材料、液冷工藝和模組設計，欣旺達高比能電芯成功實現電芯之間熱阻隔，減少電芯間異常反應對臨近電芯的影響，有效提高電池模組維修和使用的經濟性。

同時，通過優(yōu)異的模組設計，提高電芯冷卻性能和阻隔電芯間的異常熱量傳導，實現電芯不起火、不傳燒，從而實現經濟實惠、安全耐用的產品開發(fā)目標。

產業(yè)布局方面，梁世碩表示，“欣旺達將堅持混合動力和純電動力電池并重的發(fā)展策略，助力交通運輸領域等雙碳目標的達成?！?/span>

產品矩陣中，據梁世碩介紹，“欣旺達HEV電池產品，已具備最高100C高倍率放電能力，50000次循環(huán)壽命，以及高安全可靠性，目前已向雷諾、日產批量供貨，與85%國內主流車企形成合作，海外定點企業(yè)也達11家，包括德國大眾集團?！?/span>

超級快充電池產品，已實現充電五分鐘續(xù)航200km的能力，目前小批量量產，合作車企有9家，批量化市場應用行業(yè)領先。

此外，欣旺達ESS磷酸鐵鋰電芯實現6000-16000次循環(huán)壽命，已向國內外頂級儲能客戶批量化交付。高比能BEV三元電芯，正在開發(fā)280Wh/kg-350Wh/kg電芯，將滿足國內外客戶長續(xù)航高端車型需求。