在電池材料上，10年前，磷酸鐵鋰一度是國(guó)內(nèi)市場(chǎng)主流路線，但隨著補(bǔ)貼向高能量密度方向傾斜，磷酸鐵鋰一度被打入“冷宮”。但現(xiàn)在它又活躍在了舞臺(tái)中央。
無(wú)獨(dú)有偶，在電池封裝技術(shù)路線上，曾被視為中高端車型座上賓的軟包電池路線，一度被擠壓到只有很少份額，但近期市場(chǎng)的一系列變化和新技術(shù)、新產(chǎn)品頻出，正預(yù)示著一場(chǎng)關(guān)于軟包電池的“翻身仗”已悄然打響。
01
軟包走上歷史舞臺(tái)
軟包動(dòng)力電池的發(fā)展最早是由AESC以及LG化學(xué)推動(dòng)的。2007年，AESC把用于手機(jī)的軟包電池打造成符合車規(guī)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的大軟包，LG化學(xué)也在2010年生產(chǎn)了世界首批PHEV軟包電芯LMO/NCM111。
也是從2010年開(kāi)始，軟包電芯通過(guò)持續(xù)工程化改進(jìn)、做大單體容量，縮小了與圓柱電芯在單體能量密度上的差距，并最終實(shí)現(xiàn)了反超。
與此同時(shí)，日產(chǎn)在純電車型聆風(fēng)Leaf上裝載AESC 24kWh軟包電池，這款緊湊型純電A級(jí)車一經(jīng)推出便大受歡迎，成為了第一款真正意義上實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)的純電車型。
一邊是技術(shù)成熟度和性能的不斷提升，一邊是批量裝車驗(yàn)證，彼時(shí)在國(guó)際市場(chǎng)軟包電池開(kāi)始廣受關(guān)注和歡迎，尤其是LG化學(xué)運(yùn)用高能量密度的鎳鈷錳(NCM532)鋰電池與走圓柱路線的松下進(jìn)行對(duì)標(biāo)后，軟包電池贏得了歐美主流傳統(tǒng)車企的青睞。2022年歐洲銷量前20名的電動(dòng)車型中，就有12款車型采用了軟包電池。
02
國(guó)內(nèi)艱難開(kāi)局，有人迎難而上
盡管軟包電池國(guó)外開(kāi)花，但其“香味”卻一直難以飄進(jìn)國(guó)內(nèi)。
在2016年之前，軟包電池技術(shù)主要被掌握在日韓動(dòng)力電池企業(yè)手中，國(guó)內(nèi)電池企業(yè)普遍押寶方形和圓柱電池技術(shù)，鮮有軟包技術(shù)深厚的電池企業(yè)涌現(xiàn)。事實(shí)上，在2015年國(guó)家工業(yè)和信息化部發(fā)布的《汽車動(dòng)力蓄電池行業(yè)規(guī)范條件》政策引導(dǎo)下，以寧德時(shí)代、比亞迪為代表的，主打方形動(dòng)力電池技術(shù)的企業(yè)快速發(fā)展，方形電池市場(chǎng)規(guī)模快速做大，軟包電池企業(yè)一度陷入低谷。
除了大環(huán)境之外，彼時(shí)，軟包電池本身也有一些痛點(diǎn)未被攻克：
一是產(chǎn)品一致性較難把控。這對(duì)從事軟包技術(shù)路線的企業(yè)技術(shù)水平、工藝能力提出了很高的要求;
二是軟包電池的關(guān)鍵原材料鋁塑膜被日韓企業(yè)主導(dǎo)，原材料及生產(chǎn)設(shè)備的采購(gòu)渠道單一，供應(yīng)鏈安全和成本風(fēng)險(xiǎn)較高;
三是在電池與整車系統(tǒng)集成趨勢(shì)下，方形電池CTP更易實(shí)現(xiàn)，而軟包由于結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足，模組難以取消導(dǎo)致成組效率低。
上述痛點(diǎn)，讓軟包電池在面對(duì)指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)的市場(chǎng)，以及整車帶電量不斷增大帶來(lái)的穩(wěn)定性需求時(shí)，顯得有些難以應(yīng)付。
就在行業(yè)認(rèn)為軟包電池很難再有突破時(shí)，一直在新能源汽車未來(lái)需求深耕的孚能科技重磅推出了SPS(Super Pouch Solution)超級(jí)軟包解決方案，重塑了軟包電池未來(lái)的發(fā)展方向。
03
SPS創(chuàng)新結(jié)構(gòu)破難題
孚能科技SPS超級(jí)軟包解決方案主要圍繞大軟包電芯、大軟包電池系統(tǒng)、大軟包電池制造三個(gè)核心點(diǎn)進(jìn)行產(chǎn)品創(chuàng)新升級(jí)。
在電池包結(jié)構(gòu)層面，孚能科技大刀闊斧進(jìn)行了軟包電池自身“革命”。
傳統(tǒng)軟包模組中的電芯常用豎放形式，且為了抑制電芯的膨脹并增加強(qiáng)度，每個(gè)模組都有側(cè)板和端板這樣的結(jié)構(gòu)件存在(如下圖所示)。但電池箱體的高度往往隨車型不同而多變，當(dāng)電芯的寬度大于電池箱體高度一半時(shí)，箱體中只能布置一層電芯，箱體頂部空間將會(huì)無(wú)法利用，浪費(fèi)嚴(yán)重。
傳統(tǒng)電池模組示意圖
而孚能科技轉(zhuǎn)換了思路，首先是去模組化，通過(guò)液冷板+一體式壓板+塑料端板將電芯集成在箱體的成組方式，替代了傳統(tǒng)模組+箱體的結(jié)構(gòu)形式。同時(shí)，用塑膠端板替代了傳統(tǒng)的金屬端板，電芯與電芯之間采用極耳搭接焊接，取消了傳統(tǒng)的匯流排，并通過(guò)電芯兩側(cè)的液冷板對(duì)電芯進(jìn)行雙面液冷，從而提高電芯散熱效率，同時(shí)該液冷板替代了傳統(tǒng)箱體的橫梁，加強(qiáng)了電池包的強(qiáng)度，達(dá)到減重、降本、提升能量密度三個(gè)維度的目的。
孚能科技SPS電池包示意圖
據(jù)了解，孚能科技SPS使電池系統(tǒng)部件減少50%、材料成本降低33%、體積利用率提升到75%。這意味著，同樣的體積大小，SPS結(jié)構(gòu)能裝入更多電芯，而同樣電量的電池包，比如100度電的電池包，SPS結(jié)構(gòu)對(duì)比方殼電池包，重量減少20-30公斤。
在保持電池系統(tǒng)底盤(pán)尺寸不變的情況下，孚能科技SPS能通過(guò)調(diào)節(jié)臥式布置的大軟包電芯厚度，靈活調(diào)節(jié)電池系統(tǒng)的底盤(pán)高度。這意味著，搭載不同能量密度的大軟包電芯，能讓電池系統(tǒng)擁有從80kWh到150kWh的不同電量，滿足車企多元化的產(chǎn)品需求。同時(shí)，高兼容性的電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可以幫助車企縮短新車研發(fā)周期，降低研發(fā)、采購(gòu)成本。
在安全創(chuàng)新上，電芯堆疊體兩側(cè)設(shè)有液冷板，液冷板與電芯堆疊體的側(cè)壁之間填充了導(dǎo)熱涂層，電芯堆疊體實(shí)現(xiàn)了兩面液冷，三面?zhèn)鳠幔嵝时饶＝M方案提升了4倍。再配合電芯層面的定向泄壓和電池包熱電分離，解決了電池包熱失控問(wèn)題。
孚能科技SPS安全設(shè)計(jì)
此外，SPS的快充能力也得到了進(jìn)一步提升。就拿當(dāng)前市場(chǎng)上常規(guī)續(xù)航600km、800km和1000km的車型來(lái)說(shuō)，孚能科技SPS大軟包方案可根據(jù)不同的續(xù)航車型定制不同的快充解決方案，助力客戶“充電10分鐘，續(xù)航400km”的快充表現(xiàn)。
04
軟包革新，從單槍匹馬到協(xié)同作戰(zhàn)
上述只是SPS創(chuàng)新中的一部分，SPS電池包系統(tǒng)的革新并不是孤立的。對(duì)于孚能科技來(lái)說(shuō)，要重新將軟包電池推向市場(chǎng)中央，需要材料端、制造端、研發(fā)端多維革新發(fā)力。
在核心材料鋁塑膜端，據(jù)悉，孚能科技已經(jīng)從2021年開(kāi)始就逐步切換到國(guó)產(chǎn)供應(yīng)商，并與供應(yīng)鏈一起聯(lián)合開(kāi)發(fā)，產(chǎn)品性能已經(jīng)比肩國(guó)際先進(jìn)水平。目前，孚能科技的新項(xiàng)目在鋁塑膜環(huán)節(jié)基本實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化，成本也隨之大幅度下降。
在制造端，孚能科技自研了SPS超高速疊片技術(shù)：集成了極片放卷、裁切、熱復(fù)合、多片飛疊、熱壓等功能，在確保疊片高精度對(duì)齊、界面高一致性同時(shí)，使疊片速度高達(dá)0.125秒/片。
同時(shí)，為了提升良品率，孚能科技在SPS軟包制造產(chǎn)線上，采用行業(yè)領(lǐng)先技術(shù)，機(jī)器人使用量達(dá)1200臺(tái)，電芯制造生產(chǎn)的自動(dòng)化率高達(dá)98.5%，品控將達(dá)到了PPB級(jí)別，按一個(gè)電池包100片電芯計(jì)算，電池包失效率能降低到千萬(wàn)分之一。
可以看到，SPS的創(chuàng)新性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)配合生產(chǎn)制造端的進(jìn)步，軟包電池曾經(jīng)的短板被逐一攻克，其單體高能量密度、高安全性能、長(zhǎng)使用壽命、尺寸及形狀設(shè)計(jì)靈活等多方面優(yōu)勢(shì)得以真正激活。
值得注意的是，在成本層面，SPS也打破了軟包電池給人小眾且高價(jià)的固有印象。
以往軟包電池多出現(xiàn)在豪華品牌車型上，甚至是專業(yè)電動(dòng)賽車上，但SPS的推出做到了在保留軟包電池高性能優(yōu)勢(shì)的前提下，通過(guò)化學(xué)體系的兼容性、設(shè)計(jì)及制造成本的降低，實(shí)現(xiàn)了極致的經(jīng)濟(jì)性。
此外，軟包電池也“后繼有人”。半固態(tài)電池、全固態(tài)電池被視作動(dòng)力電池技術(shù)迭代的方向，作為可以無(wú)縫銜接到固態(tài)電池的最佳過(guò)渡路線，軟包路線未來(lái)可謂大有可為。
事實(shí)上，市場(chǎng)端已經(jīng)對(duì)升級(jí)后的SPS軟包電池給予了積極回應(yīng)。據(jù)悉，廣汽埃安昊鉑GT710km高續(xù)航版、昊鉑HT 670km版和AION S Max車型均搭載了孚能科技三元軟包電池，嵐圖追光和夢(mèng)想家也在相應(yīng)車型上選用了孚能科技的SPS產(chǎn)品。
縱觀全球市場(chǎng)，動(dòng)力電池領(lǐng)域仍處于技術(shù)路線百花齊放、創(chuàng)新技術(shù)此起彼伏的階段，本質(zhì)依然是不同使用場(chǎng)景中，尋找成本+安全+性能的最優(yōu)解。在純電市場(chǎng)續(xù)航穩(wěn)定和車企開(kāi)始發(fā)力補(bǔ)能效率的大環(huán)境下，以SPS為代表的創(chuàng)新軟包電池產(chǎn)品正在迎來(lái)一個(gè)新的時(shí)代機(jī)遇。
