軟包動力電池應用大躍進

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續航里程短、能量密度瓶頸未突破、成本高、安全性和一致性問題有待解決,動力電池的各種問題已經成為了掣肘電動汽車能否順利成功產業化的關鍵因素。研發性能更好、能量密度更高、更安全的動力電池成為了全行業的期盼。    

    軟包電池作為方形電池的一種,采用鋁塑復合膜包裝,在采用相同原材料的情況下,相對于方形鋼殼和圓柱形電池重量更輕、容量更大、內阻更小、設計靈活、安全性更高,被越來越多的新能源車企和動力電池廠商所青睞,并開始大量應用于電動汽車。  

    高工產研鋰電研究所(GGII)分析師李俊華指出,軟包電池以其相對硬殼電池的優越性,在電動汽車領域已經開始大量應用并于愈演愈烈的趨勢,從近幾年的動力電池產量增速和應用量對比來看,軟包電池同比增長速度最快。   

    軟包動力電池應用增長迅速    

    受智能手機、平板電腦、超級本三大下游應用的驅動,軟包電池市場增長強勁,年均保持30%以上的增長率。近年來,越來越多的主流電動車企也開始大量采用軟包電池作動力源。    

    GGII調查數據顯示,2015年第一季度中國動力鋰電池(含電動汽車和電動自行車鋰電池)產量為7200MWH,同比增長102%,預計全年中國動力電池產量增速為109%,未來3年復合增長超過70%。   

    其中,中國圓柱形鋰電池產量為1553MWH,同比增長12.4%;方形電池產量為2100MWH,同比增長13.5%;軟包電池產量為3563MWH,同比增長15.6%,同比增長速度最快。    

    浙江萬向億能動力電池有限公司研發工程師石先興向《高工鋰電》表示,目前軟包電池已經大量應用于電動汽車動力電池領域。隨著動力電池市場的進一步上升,未來軟包電池在電動汽車領域的應用比例將會繼續上升。    

    事實上,軟包電池也是方形電池的一種,與其他的方形鋁殼鋼殼電池和圓柱形電池在正負極材料、隔膜、電解液等材料體系上并沒有本質的區別,最主要的區別是前者采用了阻隔性更高、冷沖壓成形性更好、耐穿刺、耐電解液穩定性更好的鋁塑膜外包裝,而后者使用的則是傳統的鋁殼或鋼殼。    

    在極端情況下,鋼殼電池可能因電池內部發生劇烈的化學反應而產生大量氣體,氣壓升高導致電池爆炸起火。而軟包電池的鋁塑膜具有一定的延展性,當氣體增多時受力拉伸而產生緩沖空間而防止爆炸,相對而言更安全。    

    同時鋁塑膜包裝相比同等容量的鋼殼鋰電池重量輕40%,較鋁殼鋰電池輕20%,在同等重量下可節約空間20%以上,從而提升電池的比能量。因此在同等電池空間下,軟包電池的整體比能量更高,因此續航里程也更遠。與此同時,軟包電池的內阻更小達到35mΩ以下,極大的降低了電池的自耗電。    

    值得一提的是,軟包電池可以根據整車廠的要求在外形和空間上進行靈活設計,根據整車的性能和參數要求為整車廠定制專屬電池,從而體現軟包電池在該車型上的應用優勢。    

    奇瑞新能源汽車技術有限公司新能源技術基礎研究所所長朱廣燕表示,隨著國家政策對動力電池能量密度的要求和電動汽車續航里程提升的需要,高能量密度和輕量化的電池成為了眾多新能源汽車企的追求。目前,軟包電池以其優點在電動汽車領域的應用占比正在不斷上升,并且多以三元材料體系為主。      

    安全性和一致性仍是關鍵問題

    盡管軟包電池已經大量應用于電動汽車領域,但是動力電池的安全性和一致性問題也是阻礙軟包電池成為動力電池主流的主要原因。    

    “目前奇瑞很大一部分電動車采用的就是軟包電池,但并沒有放棄方形硬殼和圓柱形電池,未來動力電池的技術路線一定是多元化發展,關鍵還是要解決電池的安全性和一致性問題。”朱廣燕如是說。 

    就目前而言,軟包電池的安全性相比硬殼和圓柱形電池相對而言更穩定,但是一致性問題仍然突出。    “我們兩年前使用的就是軟包電池,但因為它的一致性問題難以控制,所以又轉回使用圓柱形18650電池。”鄭州日產汽車有限公司新能源汽車事業部工程師婁世菊向記者介紹了軟包電池在一致性方面存在的問題。    

    事實上,動力電池的安全性、一致性是由電池的原材料、生產工藝、電池管理系統和電芯設計體系等各種因素綜合決定的,而非外包裝材料,因此籠統地認為軟包電池比硬殼電池安全性更有優勢或一致性問題較差都是以偏概全的。    

    “動力電池的安全性和一致性問題跟電池的包裝材料沒有絕對的等價關系,這是一個系統性的問題,得在同一條件下綜合電池的各方面因素去綜合判斷才能分辨軟包電池和硬殼電池的優劣。”石先興表示,軟包電池和鋁殼鋼殼電池只是區別于電池封裝結構,跟電池的材料本身沒有影響,鋁塑膜包裝并不決定電池的安全性和一致性問題。    

    “盡管圓柱形18650電池生產工藝和標準都比較成熟,穩定性較好,但是隨著技術的發展,軟包電池的一致性問題也可以得到極大改善,因此不排除公司會重新接受使用軟包電池。”婁世菊也認為。     

    除了安全性和一致性問題之外,作為軟包電池關鍵材料的鋁塑膜嚴重依賴進口也造成了軟包電池成本高昂,鋁塑膜國產化成為了軟包電池能否在電動汽車領域大規模應用的關鍵因素之一。   

    目前全球90%的鋁塑膜市場份額由日本的昭和電工和DNP兩家寡頭壟斷,此外韓國也有一些產量。目前國內能夠研發高端鋁塑膜并且實現小規模量產的僅有紫江企業、佛塑科技以及江蘇中金瑪泰三家企業。

    業內人士指出,一旦國產鋁塑膜實現大規模量產化,國產軟包動力電池將迎來新一輪的應用擴張浪潮。


2018年1月7日 15:55
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