續(xù)航超700km/槍擊不起火 解讀埃安全新P58微晶超能電池
【太平洋汽車 技術頻道】一年時間,一家工廠能從0開始實現(xiàn)投產(chǎn)嗎?廣汽埃安旗下的因湃電池智能生態(tài)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(chǎn)業(yè)的發(fā)展,項目總投資達到109億元人民幣;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(chǎn)線順利完成了首次投料;12月12日,因湃電池智能生態(tài)工廠正式竣工投產(chǎn),也標志著廣汽埃安正式掌握了電芯全棧自研自產(chǎn)的能力;而彈匣電池2.0系列的最新也是最重要的產(chǎn)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(chǎn)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?
自2010年起,新能源汽車就被列為中國七大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)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(xiàn),但真正具備三電領域全棧自研自產(chǎn)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(fā)及應用的企業(yè),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(fā)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(tǒng)及BMS的研發(fā)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(chǎn);2017年,廣汽埃安首款自主開發(fā)EV電池包投產(chǎn),同年還啟動了動力電池電芯的自主研發(fā)和電芯試驗線建設;從2021年開始,廣汽集團陸續(xù)發(fā)布彈匣電池系統(tǒng)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(fā)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(huán)境下的電池安全難題。
細算下來,要說廣汽集團在電池研發(fā)領域的儲備達12年之久,又確實是有理有據(jù)——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(guī)模化量產(chǎn)奠定堅實的基礎。
我們先把時間回撥到今年3月底:3月30日,埃安正式發(fā)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(fā)了超穩(wěn)電極界面、阻熱相變材料、電芯滅火系統(tǒng)等一系列原創(chuàng)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(xiàn)了電池包受槍擊之后不起火不爆炸,拆開電池系統(tǒng)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(qū)域。為了加強電極界面的穩(wěn)定性,埃安開發(fā)出“超穩(wěn)電極界面”技術,通過具有超高穩(wěn)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(xù)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(xù)燃燒的條件。
主辦方還向我們現(xiàn)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(xiàn)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(fā)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(shù)據(jù)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(yōu)化設計,實現(xiàn)電池內部體積利用率超過90%,最終可使整車續(xù)航里程突破700km;同時,這款電池還具備3C快充能力,可實現(xiàn)充電10分鐘,續(xù)航250km,進一步解決用戶的續(xù)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(huán)壽命達到4000周以上,高溫快充循環(huán)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(yè)里面也是拔尖的水平。
P58微晶超能電芯實現(xiàn)量產(chǎn)之后,將優(yōu)先供應給埃安與昊鉑兩大品牌車型裝配使用,后續(xù)還會將供應范圍擴大到廣汽集團其他品牌車型,實現(xiàn)動力電池自給自足。
因湃電池智能生態(tài)工廠首期可實現(xiàn)6GWh產(chǎn)能,后期將完成36GWh產(chǎn)線導入,同時滿足60萬銷量需求。鈉離子電池、全固態(tài)電池等多種電池也將在這條產(chǎn)線實現(xiàn)量產(chǎn)。
先進的電芯不僅要能研發(fā)出來,更要能高效、高質量的制造出來。為實現(xiàn)P58微晶超能電芯的規(guī)?;咂焚|量產(chǎn),因湃電池智能生態(tài)工廠開發(fā)了三大工藝制造群,包括超薄箔材、超高穩(wěn)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(yè)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(tài)工廠還利用大數(shù)據(jù)、AI等先進技術賦能,樹立了電池工廠的五大標桿,主要表現(xiàn)在安全、質量、柔性生產(chǎn)、智能制造、低碳環(huán)保等方面。
因湃電池智能生態(tài)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(chǎn)品安全性。
為達到航空級的質量要求,因湃電池智能生態(tài)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(chǎn)線,實現(xiàn)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(tài)工廠還擁有電芯秒級生產(chǎn)節(jié)拍(<2s/支),和全球最高的6GWh單線產(chǎn)能;可實現(xiàn)全系列產(chǎn)品混線生產(chǎn),電芯小時級換型,PACK無縫換型,產(chǎn)能切換損失降低90%以上,依然能兼顧效率。
在數(shù)字化應用智能制造方面,因湃電池智能生態(tài)工廠采用云原生技術架構,以數(shù)字孿生、數(shù)據(jù)驅動和數(shù)智決策為具體措施,設置了超1.5萬個數(shù)據(jù)監(jiān)控點,實現(xiàn)研、產(chǎn)、供、銷全業(yè)務領域數(shù)據(jù)拉通和覆蓋,在有效提升運營效率和研發(fā)迭代速度的同時,還能減少生產(chǎn)浪費和工廠綜合能耗。
此外,因湃電池智能生態(tài)工廠還通過綠電、節(jié)能、廢料再生三大舉措,可實現(xiàn)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。
因湃電池智能生態(tài)工廠的正式投產(chǎn),并非電池生產(chǎn)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(yè)競爭正從單一的“產(chǎn)品”競爭,轉變?yōu)?“產(chǎn)品+生態(tài)”競爭。對于新能源車而言,電池是動力來源以及關乎生產(chǎn)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(yè)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(chǎn)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(fā)、生產(chǎn)制造實力為產(chǎn)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(yōu)的成本,最大限度提高產(chǎn)品平臺化,形成規(guī)模效應,提高全產(chǎn)業(yè)效率;未來也可以根據(jù)開發(fā)車型的屬性,推出更極致、高品質的電池賦能產(chǎn)品,為用戶帶來更好的產(chǎn)品體驗。廣汽埃安及旗下的因湃電池智能生態(tài)工廠就是這樣的組合。
隨著因湃電池智能生態(tài)工廠竣工投產(chǎn),也標志著廣汽埃安已全面打通上游原材料、研發(fā)、制造、電池回收及梯次利用在內的能源生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈布局,完成能源生態(tài)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(tài)工廠為核心,圍繞“電+電池”構建包含光儲充換能源補給網(wǎng)絡、能源網(wǎng)自動駕駛、電池梯級利用、電池銀行等業(yè)務的能源生態(tài)。
因湃電池智能生態(tài)工廠竣工及P58微晶超能電芯投產(chǎn),讓廣汽埃安成為全球極少數(shù)實現(xiàn)電池全棧自研自產(chǎn)的主機廠。這種專屬化開發(fā)電池產(chǎn)品的能力,也是打造高端純電產(chǎn)品的必經(jīng)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(xiàn)自產(chǎn)。至此,廣汽埃安將實現(xiàn)整車三電不再分家的全棧自研自產(chǎn)布局。
截至今年11月,廣汽埃安投產(chǎn)至今總產(chǎn)銷已超過95萬輛,距離首次達成百萬產(chǎn)銷只差一步,投產(chǎn)不到5年的廣汽埃安,或將成為全球最快突破百萬產(chǎn)銷的汽車品牌。有了完整能源生態(tài)產(chǎn)業(yè)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(xù)縮短呢?(圖/文/攝:太平洋汽車 李喆)
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