在剛結束的世界動力電池大會上，各家動力電池企業(yè)紛紛展示和推廣了各自的動力電池技術進展，而能量密度是行業(yè)最關注的話題。歐陽明高院士指出，未來十年動力電池體系還會經歷三次技術變革，并在2035年前一定會規(guī)模生產能量密度為500 Wh/kg的下一代電池。孚能科技董事長王瑀博士分享的關于未來電池的設想也印著了這一觀點，從行業(yè)角度來看，半固態(tài)軟包電池技術及其延展，可幫助目前的頭部車企將汽車的真實續(xù)航里程從500公里級提升到800公里級，徹底消除用戶的里程焦慮。
劍指800公里，330Wh/kg電池技術率先突破行業(yè)瓶頸
(資料圖片僅供參考)
動力電池能量密度的進化之路從未止息。當市場聚光燈仍聚集在寧德時代(300750)的304Wh/kg高比能動力電池和特斯拉的4680電池（能量密度約300Wh/kg）時，以孚能科技為代表的330Wh/kg半固態(tài)電池技術已后來居上，即將啟動大規(guī)模量產，適配多款全球品牌新車型。這一新技術的消息再次激起了行業(yè)對未來出行的想象，引發(fā)關于理想續(xù)航里程的新一輪討論。
孚能科技并不是一家“新勢力”企業(yè)，它深耕汽車動力電池已經20年，并專注于軟包動力電池技術的創(chuàng)新。孚能科技的電池產品，其電芯能量密度從第一代的260Wh/kg已經過渡到第三代的300Wh/kg，始終居于行業(yè)的領先水平。即將大規(guī)模量產的330Wh/kg電池是其第四代產品，而這也將是孚能科技的首代半固態(tài)電池技術。
孚能科技推出的330Wh/kg半固態(tài)軟包動力電池是其推出的第四代電池技術
這一技術的最大亮點，在于它突破了當前硅材料電池技術壽命難題，這也讓孚能科技成為行業(yè)首家實現突破硅材料的企業(yè)。硅作為近期熱度較高的負極材料，其高容量特性能極大提升電池的能量密度。硅的理論容量能達到4200mAh/g，而當前廣泛使用的石墨材料的容量僅為372mAh/g，兩者相差10倍以上。
孚能科技通過十年的深入研發(fā)，突破了正負極材料的研發(fā)和設計，再結合電解液等方面的改進，實現了比當前行業(yè)內常規(guī)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，這一技術可以幫助車輛實現續(xù)航里程25%以上的提升。
續(xù)航里程是越高越好嗎？對于電動車而言，是一個需要平衡的話題。現在盡管有品牌推出了號稱續(xù)航里程可達1000公里的產品，但這是以巨大的電池系統(tǒng)重量實現的。一塊150KWh的三元鋰電池，其系統(tǒng)重量將超過1噸，這將會直接導致車輛除了直線加速外的其他操控性能幾乎都無法期待。因此，在未來五到十年中，汽車行業(yè)對電池技術的需求應該是在保持800公里左右續(xù)航的同時，將電池重量降低到400-500Kg甚至更低的水平。“我們覺得800公里就足夠了。”王瑀博士在分享中提及，而這也是孚能科技下兩代電池竭力實現的目標。
從中國市場通勤需求，看800公里為什么是理想續(xù)航
為什么800公里的續(xù)航里程就足夠了？王瑀博士的判斷并非虛妄之言，其背后是對中國市場與國情的充分思考。通常一款燃油車的續(xù)航里程也就在600KM，為什么消費者對純電汽車的續(xù)航里程更為焦慮，要求的更多，我們可以借用一些數據來進行討論。
在7月剛剛發(fā)布的《2022年度中國主要城市通勤監(jiān)測報告》1中，住建部和百度地圖統(tǒng)計了中國主要城市的人均通勤距離和通勤空間半徑。前者關系到每個人的日常上班距離，而后者關系到典型家庭的活動半徑。報告指出，超大型城市（北上廣深，下略）的人均單程通勤距離在9.4公里，其中北京最高，達到11.3公里；而超大型城市的通勤空間半徑在38公里，其中北京最高，達到41公里。特大型城市和I型大型城市（常說的新一線和二線城市）的人均單程通勤距離在7.8-8.1公里；通勤空間半徑在28-31公里。這也就意味著，一個典型北京車主，其每日的行駛里程最大約82公里，一周五個工作日所需的行駛里程最大約410公里。
《2022年度中國主要城市通勤監(jiān)測報告》統(tǒng)計的中國主要城市平均通勤距離和通勤空間半徑
生活不能只有工作，家庭尤其如此，所以自駕游成為當下中國家庭另一項比較主流的需求。根據易車研究院的《2022家庭自駕游車市洞察報告》2顯示，自駕游的購車訴求已經逼近上下班通勤的購車訴求。在家庭自駕游中，65%的行程半徑集中在50-200公里左右，而在日常性的親子游中，10-50公里的自駕游人次占比達到71.3%。所以，當我們再將這一部分的需求統(tǒng)計算上，預計車主或家庭的每周續(xù)航里程還需要再增加100-400公里。
(圖片：易車研究院《22022家庭自駕游車市洞察報告》所統(tǒng)計的中國家庭的自駕游需求)
因此，一個典型一線城市家庭的用車續(xù)航里程，在充分考慮上班通勤需求和周末親子出游需求后，可以認為800公里是一個比較極限的數值。當純電汽車的續(xù)航里程達到800公里后，用戶即可比較輕松的選擇一周充電一次即可，這也比較接近當前燃油車的用戶行為習慣。即使按一款電池1000次的充電壽命來計算，這款車也可以伴隨用戶使用19年。
理想的電池，擁有更全面的性能優(yōu)勢
孚能科技的半固態(tài)軟包動力電池技術不僅具備更高的能量密度優(yōu)勢，還兼具了高低溫性能、高循環(huán)壽命和安全等方面的額外優(yōu)勢。
眾所周知，目前的鋰電池技術在低溫環(huán)境下表現普遍不佳。有媒體曾對現在市場上41款主流純電車型做過低溫測試，其在零下20度時續(xù)航里程基本縮減至35%-60%不等3。造成這一現象的原因主要來自于低溫環(huán)境下電解液黏度增大導致的導電率下降、以及電解液與負極和隔膜間的相容性變差，負極析出鋰嚴重、鋰離子在活性物質內部擴散系統(tǒng)降低導致電阻顯著增大等多方面原因。現在，以硅為負極的半固態(tài)電池有效解決了這些問題。王瑀博士在分享中提及，330Wh/Kg半固態(tài)軟包動力電池在-20℃時依然能保持約90%的容量，這將極大改善當下有低溫環(huán)境行駛需求的消費者的擔憂。
孚能科技推出的330Wh/kg半固態(tài)軟包動力電池同時具備高安全、長壽命和超快充等多樣優(yōu)勢
電池壽命是另一個被長期關注的議題。目前的國標（GB/T31484-2015《電動汽車用動力蓄電池循環(huán)壽命要求及試驗方法》測試標準）規(guī)定，動力電池循環(huán)次數達到500次時，放電容量應不低于初始容量的90%；循環(huán)次數達到1000次時，放電容量應不低于初始容量的80%。按照一輛標定500公里續(xù)航里程的電車計算，其初始電池能支撐的里程約為47萬公里。孚能科技借助硅負極技術、優(yōu)化的電芯設計、電解液和充電策略的綜合改善，可以實現循環(huán)次數達到1600次時放電容量不低于初始容量的80%。按前述標準計算，新技術可支撐的里程將達到68萬公里，整體提升達到44%以上。
半固態(tài)電池技術還會帶來安全上的額外優(yōu)勢。常見的三元鋰電池，在針刺試驗（未刺穿）中，即使沒有起火和爆炸，但內部溫度也會迅速升到200多度，并最終導致系統(tǒng)的熱失控。而孚能科技的半固態(tài)軟包動力電池，即使全部刺穿，內部溫度依然保持42度，甚至可以拿在手中。其中的奧秘就是更少的電解液，能有效控制阻抗，避免短路和熱失控。這一技術未來發(fā)展到固態(tài)電池階段時，也許我們將與電池的常見安全事故徹底告別。
對此，USABC（United States Advanced Battery Consortium，美國先進電池聯盟）用“三個首創(chuàng)”來表達對孚能科技該技術的高度認可：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(huán)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(yōu)勢的全球動力電池企業(yè)；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。
據媒體報道，奔馳全新EQE車型適配孚能科技新一代電池，達到710-750公里續(xù)航里程（CLTC）
據媒體報道，最近全新上市的奔馳EQE純電汽車就選取了孚能科技的軟包電池作為動力。有第三方統(tǒng)計，作為奔馳重要的電池供應商之一，孚能科技在其EQ系列的裝配率從2021年的不到20%上升至2022年上半年的60%4，其高能量密度電池技術優(yōu)勢是具有決定性影響力的關鍵推動因素之一。據奔馳方面公布，全新的EQE車型其續(xù)航里程普遍超過700KM。而根據王瑀博士的分享，360-385Wh/kg能量密度的新一代電池已經處于驗證階段，會在未來幾年內量產上市，幫助更多車企和車型實現理想里程，同時更輕量化的電池也將助力更多富于想象力的整車設計方案出現。
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