截止22年6月底，中國新能源(600617)汽車的保有量已經突破1,000萬輛。隨著新能源汽車發展持續加速，汽車動力電池的性能提升也在日益加速。7月22日，在四川宜賓舉辦的2022世界動力電池大會上，全球領先的動力電池企業孚能科技的董事長王瑀在與行業分享的下一代動力電池的技術創新中指出：一塊未來的理想電池，需要在具備高能量密度的基礎上，具備安全性、耐低溫、高功率、長壽命和超快充等多種特性。
（圖片：孚能科技董事長王瑀在2022世界動力電池大會“下一代電池技術創新”分論壇做主題分享）
高能量密度，將實現動力電池性能和成本的雙贏
(資料圖片僅供參考)
自21世紀初鋰離子動力電池技術成熟以來，動力電池技術已經歷三次大的迭代。早期，鈷酸鋰電池的電芯能量密度剛剛超過100Wh/kg，而今天，大眾耳熟能詳的三元鋰、4680等電池的電芯能量密度已近300Wh/kg。但這一數據與燃油車仍有很大差距，汽油的能量密度約為3500Wh/kg，是當前電池能量密度的10倍以上，電動汽車不得不背上沉重的電池包，才能滿足用戶對續航里程的需求。
性能和成本之間的平衡一直是動力電池行業的重要課題。從短期看，在安全的基石上，性能和成本仿佛蹺蹺板的兩端，一方的提高往往意味著另一方的妥協與讓步。在2022世界動力電池大會上，廣汽集團(601238)股份有限公司董事長曾慶洪曾提及，動力電池成本已占汽車總成本的40%-60%。近期，越來越多的車企因為成本選擇磷酸鐵鋰電池，但其較低的能量密度，讓選用磷酸鐵鋰電池的純電汽車其續航里程很難突破700KM。
但事實上，電池的能量密度和成本并不是站在絕對的對立面。隨著電池材料科學不斷創新進步，以及半固態、固態電池技術帶來安全冗余的提升，更多高活性低成本材料的替代應用成為可能，單位能量的制造成本將不斷降低。孚能科技指出，從長期來看，動力電池的性能和成本會呈現“剪刀差”效應，動力電池的價格每年會下降8%-12%，而電芯的能量密度每10年會增長7%-8%。
基于這些判斷，王瑀認為高能量密度是未來動力電池最重要的特征之一，并帶來性能和成本的雙贏。他指出：一塊未來的理想電池，應該具備六大特征，包括模組能量密度高于300Wh/kg、一次充電續航里程大于800km的長續航、10分鐘內能充滿80%的快充便利性、以及根絕熱失控的絕對安全性、高可回收性、和化學元素低成本性這六大特征。而其中以高能量密度為代表的性能提升，是未來動力電池的先決需求。
（圖片：孚能科技認為，一塊未來的理想電池應兼具安全、性能和成本的優勢）
“1+N”，孚能科技叩開下一代電池的大門
在通往未來理想電池的道路上，孚能科技是行業內最領先的品牌之一。作為中國第一大軟包動力電池生產商，擁有超過20年動力電池開發經驗的孚能科技，始終將提升電芯能量密度作為技術研發和核心方向。目前，這一指標優于目前其他頭部動力電池企業的同類產品，包括特斯拉所使用的4680電池（其電芯密度約等于300Wh/kg）。除了高能量密度特性外，孚能科技的高能量密度方案還同時具備高安全、耐低溫、高功率、長壽命和超快充等五大特性，形成了極具特色的“1+N”解決方案。
（圖片：孚能科技推出的新一代電池，具備“1+N”的技術特性）
電芯高能量密度的實現來源于電化學體系的改善和提升。孚能科技是全球首家將硅碳復合材料作為電池負極材料并實現商業應用的企業。據王瑀介紹，孚能科技通過近十年的研發，才成為行業首家實現突破硅材料應用的企業。硅作為近期熱度較高的負極材料，能憑借其高容量特性極大提升了電池的能量密度，硅的理論容量能達到4200mAh/g，遠優于當前廣泛使用的石墨材料的容量（372mAh/g）。而孚能科技還在電解液中引入了固態電解質，形成半固態的電解液形態，借助其較好的離子導電性，有利于提升電池的循環性。據介紹，孚能科技的330Wh/kg高能量密度電芯技術，比當前行業內常規的高能電芯在能量密度上提升25%以上，換句話說，在不增加電池模塊體積的前提下，可以幫助車輛實現續航里程25%以上的提升。
當然，作為動力電池技術的基點，安全性也是實用化的前提。孚能科技的高能量密度電芯技術通過了美國能源部下屬的認證實驗室INL(Idaho National Laboratory)和SNL(Sandia National Lab)的專業安全認證，包括過充電、過放電、外短路和熱箱測試。
此外，還有眾多消費者關心的高低溫性能。傳統觀念中，能量密度越高的電池在低溫狀態下往往容量保持率低下。而孚能科技的高能量密度電芯技術做到了-20度到55度的環境內都可以保持優異的容量保持率，尤其在-20度環境下其容量保持率接近90%，遠高于當前主流鋰電池技術在-20度60%左右的容量保持率。
還有快充性能。作為最受消費者詬病的一項挑戰，電池行業將1小時內將電池充滿計為1C，速度越大則代表快充性能越好。現在，新一代的電池技術在快充方面普遍向2C甚至3C沖刺，一些電池技術可以做到在60%-70%的電量內接近4C，也包括孚能科技。據介紹，得益于硅含量的增加，孚能科技顯著提升了電池的倍率性能，在2.75v條件下，3C 放電容量保持率大于98%；而在快充10%-80%時，其時間少于15分鐘，并具備高達1500次的充電循環壽命。
“330”電池即將全面投產，孚能科技向“400”及全固態技術沖擊
孚能科技的達到330Wh/Kg能量密度的電芯技術也得到了行業的高度關注。2020年，盡管該技術尚處于技術驗證階段，孚能科技就已憑此獲得了美國汽車研究委員會(United States Council for Automotive Research LLC, 簡稱“USCAR”)的2020年度團隊成就獎(USCAR 2020 Team Awards)。該獎項由USCAR于2003年發起，旨在表彰通過潛心技術研究，攻克關鍵技術難題和挑戰，實現技術革新的杰出團隊。
（圖片：孚能科技新一代電池技術，得到USABC“三個首創”的優秀評價）
USABC（United States Advanced Battery Consortium，美國先進電池聯盟）也對于孚能科技的該技術給予極高評價，并用“三個首創”來概括，包括：它是第一個唯一同時滿足USABC*2023 EV電池成本目標（0.1美元/Wh）、超高能量密度（330Wh/kg）和循環壽命（1,000+）的汽車應用關鍵技術指標的項目，也是USCAR迄今為止驗證過的最佳電池技術；它是首家使用高比能硅碳復合材料作為電池負極材料，來實現電池能量密度并兼具長壽命和高動力學性能優勢的全球動力電池企業；它是目前美國先進電池聯盟首屈一指的成功案例，同時也將是未來幾年新能源汽車應用領域的典范。目前，該電池技術已部分應用于市場，并贏得了一些對電池性能有高要求的頂級車企品牌的青睞。
王瑀在分享孚能科技電芯技術路線布局時提及，正在產業化的330 Wh/kg電池僅僅是個開始，目前孚能科技已儲備350Wh/kg的下一代電池技術；并正在積極開發能量密度達到甚至超過400Wh/kg的新電池技術，包括半固態和固態電池技術，其快充特性甚至能夠超過6C。
王瑀指出，作為動力及儲能電池系統產品及方案整體提供商，孚能科技不僅將為低碳綠色出行貢獻力量，還將服務于更多的行業級場景，而由孚能科技引領的高能量密度動力電池技術不僅可以提供更高的真實續航里程和更快的充能時間，也可能會對行業未來技術路線和產業路線的發展產生深遠影響。
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