續航超700km/槍擊不起火 解讀埃安全新P58微晶超能電池

2023-12-13 02:04:30 作者:李喆

  【太平洋汽車 技術頻道】一年時間,一家工廠能從0開始實現投產嗎?廣汽埃安旗下的因湃電池智能生態工廠做到了——2022年8月,廣汽埃安成立了因湃電池公司,專注于自主電池產業的發展,項目總投資達到109億人民幣;2022年12月,因湃電池科技有限公司正式開始建設;2023年9月15日,因湃電池工廠的正極合漿產線順利完成了首次投料;12月12日,因湃電池智能生態工廠正式竣工投產,也標志著廣汽埃安正式掌握了電芯全棧自研自產的能力;而彈匣電池2.0系列的最新也是最重要的產品,P58微晶超能電池也在同一天正式下線。這家僅用一年時間便竣工投產的電池工廠,憑什么敢號稱“全球標桿工廠”?這款集廣汽集團12年技術積累的動力電池,究竟有何獨門秘技呢?

12年技術積累是怎么算出來的?

  自2010年起,新能源汽車就被列為中國七大戰略性新興產業之一,在政策的強力推動下,近些年國內新能源車企如雨后春筍般出現,但真正具備三電領域全棧自研自產的車企卻是鳳毛麟角。廣汽集團是國內整車廠中較早開始電動化及自主動力電池開發及應用的企業,而本文開頭提到的“12年技術積累”又是從何時算起的呢?我們不妨先梳理一下廣汽集團在三電領域的研發軌跡,便能了解其技術積累的進度。

  2011年,廣汽集團便開始了電池系統及BMS的研發工作;2015年,廣汽集團首款自主設計的PHEV電池包便搭載于GS4 PHEV 正式投產;2017年,廣汽埃安首款自主開發EV電池包投產,同年還啟動了動力電池電芯的自主研發和電芯試驗線建設;從2021年開始,廣汽集團陸續發布彈匣電池系統安全技術、海綿硅負極片電池、超倍速電池等多項先進電池技術,到2022年電芯中試線建成并投入使用;2023年3月,廣汽埃安正式發布彈匣電池2.0技術,首次公開展示電池整包槍擊不起火,首次解決了多電芯瞬時短路、爆裂性破壞等極端環境下的電池安全難題。

  細算下來,要說廣汽集團在電池研發領域的儲備達12年之久,又確實是有理有據——正因為有多年的技術積累,埃安才能為今天自主動力電池的規?;慨a奠定堅實的基礎。

強悍!這電池用槍都打不爆

  我們先把時間回撥到今年3月底:3月30日,埃安正式發布了彈匣電池2.0技術,為了進一步提升的電池安全性,埃安在彈匣電池1.0的基礎上,研發了超穩電極界面、阻熱相變材料、電芯滅火系統等一系列原創安全技術,讓彈匣電池2.0的綜合熱失控管理能力提升了5倍,可抵抗多個電芯同時熱失控帶來的沖擊力。

  為了更直觀地演示彈匣電池2.0的安全防護水平,埃安當時還展示了電池包槍擊試驗,成功實現了電池包受槍擊之后不起火不爆炸,拆開電池系統外殼后,整體結構完整,僅有三個電芯爆裂性損壞,靜置24小時后溫度恢復至常溫。

  電池包能扛住槍擊的原因,主要在于內部的P58微晶超能電芯采用了可靠的防護技術。對于鋰離子電池而言,電極界面是電芯內活性最高的區域。為了加強電極界面的穩定性,埃安開發出“超穩電極界面”技術,通過具有超高穩定性、超高耐熱性的納米陶瓷材料和耐高溫聚合物復合涂覆隔膜,大幅增加了電極界面韌性;復合集流體材料的應用,可以在熱量聚集時快速坍縮,避免持續短路;同時,P58微晶超能電芯的電解液中含有耐氧化阻燃劑,高溫激活后,可捕獲燃燒反應的自由基,斷絕持續燃燒的條件。

  主辦方還向我們現場展示了P58微晶超能電芯的針刺試驗。在三重技術的防護下,電芯在針刺過程中可以實現不冒煙、不起火,溫升小于1℃,我們從外面看電池幾乎無變化。這款電池還能在高強度擠壓下不失效,其耐壓能力超過 1200kN,變形量耐受能力達到45%,即便受到槍擊發生熱失控,其升溫速率也能降低20%。


【埃安P58微晶超能電芯針刺試驗】

  除了強悍的防護性能之外,P58微晶超能電芯還擁有高能量密度,其中質量能量密度為195Wh/kg,體積能量密度為450 Wh/L,這個數據甚至比很多三元鋰電池密度還高。此外,埃安通過方型疊片、頂蓋/極耳直連焊接等優化設計,實現電池內部體積利用率超過90%,最終可使整車續航里程突破700km;同時,這款電池還具備3C快充能力,可實現充電10分鐘,續航250km,進一步解決用戶的續航焦慮。

  這款電池的另一個關鍵特性則是長壽命。得益于多階梯成膜、低耗鋰負極等技術的應用,P58微晶超能電芯在使用壽命上得到大幅提升,其常溫快充循環壽命達到4000周以上,高溫快充循環壽命達到3300周以上,整車理論行駛里程可以超過150萬公里,這個成績放在行業里面也是拔尖的水平。

  P58微晶超能電芯實現量產之后,將優先供應給埃安與昊鉑兩大品牌車型裝配使用,后續還會將供應范圍擴大到廣汽集團其他品牌車型,實現動力電池自給自足。

一亮相就是全球標桿工廠

  因湃電池智能生態工廠首期可實現6GWh產能,后期將完成36GWh產線導入,同時滿足60萬銷量需求。鈉離子電池、全固態電池等多種電池也將在這條產線實現量產。

  先進的電芯不僅要能研發出來,更要能高效、高質量的制造出來。為實現P58微晶超能電芯的規?;咂焚|量產,因湃電池智能生態工廠開發了三大工藝制造群,包括超薄箔材、超高穩定性、超高壓實極片智造技術。值得一提的是,工廠應用的大尺寸極片高速切疊技術以及超薄、超長電芯高度集成封裝技術,其整體控制精度等較行業標準大幅提升了30%以上。


【埃安P58微晶超能電芯裝包工序演示】

  基于三大工藝制作技術群,因湃電池智能生態工廠還利用大數據、AI等先進技術賦能,樹立了電池工廠的五大標桿,主要表現在安全、質量、柔性生產、智能制造、低碳環保等方面。

  因湃電池智能生態工廠以防止電芯熱失控為根本,建立制程安全控制標準,從制度上保障工藝一致性,做到極片“零”異物、“零”毛刺,強化極限檢證,提升產品安全性。

  為達到航空級的質量要求,因湃電池智能生態工廠將質量不良目標提高至10-9,通過高水平工藝設計,打造先進智能化產線,實現了高精度檢驗,也讓其成為了全球首個航空級質量標桿工廠。

  因湃電池智能生態工廠還擁有電芯秒級生產節拍(<2s/支),和全球最高的6GWh單線產能;可實現全系列產品混線生產,電芯小時級換型,PACK無縫換型,產能切換損失降低90%以上,依然能兼顧效率。

  在數字化應用智能制造方面,因湃電池智能生態工廠采用云原生技術架構,以數字孿生、數據驅動和數智決策為具體措施,設置了超1.5萬個數據監控點,實現研、產、供、銷全業務領域數據拉通和覆蓋,在有效提升運營效率和研發迭代速度的同時,還能減少生產浪費和工廠綜合能耗。

  此外,因湃電池智能生態工廠還通過綠電、節能、廢料再生三大舉措,可實現年減少二氧化碳排放超2.5萬噸的目標,相當于年種植超252萬棵樹。

因湃電池廠是埃安生態閉環的最后一塊拼圖

  因湃電池智能生態工廠的正式投產,并非電池生產線這么簡單,其對廣汽埃安而言意義非凡。

  隨著電動化時代的進一步演變,汽車行業競爭正從單一的“產品”競爭,轉變為 “產品+生態”競爭。對于新能源車而言,電池是動力來源以及關乎生產制造成本的關鍵因素,從過去幾年的情況來看,動力電池價格的浮動,密切影響著新能源車市場的走勢;這也進一步說明了,動力電池將是未來新能源汽車行業競爭的核心和取勝關鍵之一。

  相比直接在市面上采購電池,車企若具備自研自產電芯的技術能力,便可結合電池進行整車一體化設計,通過研發、生產制造實力為產品賦能,一款電芯即可覆蓋品牌內部所有車型,帶來更極致的性能和更優的成本,最大限度提高產品平臺化,形成規模效應,提高全產業效率;未來也可以根據開發車型的屬性,推出更極致、高品質的電池賦能產品,為用戶帶來更好的產品體驗。廣汽埃安及旗下的因湃電池智能生態工廠就是這樣的組合。

  隨著因湃電池智能生態工廠竣工投產,也標志著廣汽埃安已全面打通上游原材料、研發、制造、電池回收及梯次利用在內的能源生態產業鏈布局,完成能源生態的核心拼圖,正式成為一家能源公司。

  廣汽埃安官方還透露,未來將以因湃電池智能生態工廠為核心,圍繞“電+電池”構建包含光儲充換能源補給網絡、能源網自動駕駛、電池梯級利用、電池銀行等業務的能源生態。

全文總結

  因湃電池智能生態工廠竣工及P58微晶超能電芯投產,讓廣汽埃安成為全球極少數實現電池全棧自研自產的主機廠。這種專屬化開發電池產品的能力,也是打造高端純電產品的必經之路,對于廣汽埃安沖擊高端市場,提升旗下高端豪華品牌昊鉑的綜合實力,是至關重要的一步。

  除了因湃電池工廠之外,由廣汽埃安控股、總投資21.6億元的銳湃電驅工廠也即將竣工,夸克電驅近期也將實現自產。至此,廣汽埃安將實現整車三電不再分家的全棧自研自產布局。

  截至今年11月,廣汽埃安投產至今總產銷已超過95萬輛,距離首次達成百萬產銷只差一步,投產不到5年的廣汽埃安,或將成為全球最快突破百萬產銷的汽車品牌。有了完整能源生態產業鏈助力之后,大家感興趣的是:面對下一個百萬目標,埃安的達成時間是否會繼續縮短呢?(圖/文/攝:太平洋汽車 李喆)

 

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    李喆 主編

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