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5月16日至17日,國軒高科舉辦2025全球科技大會。本次大會上,國軒高科集中發(fā)布六款電池等新品,包括目前已經(jīng)進(jìn)入預(yù)量產(chǎn)階段的金石全固態(tài)電池,以及續(xù)航達(dá)1000公里的G垣準(zhǔn)固態(tài)電池,可連續(xù)使用12年的G行重卡標(biāo)準(zhǔn)箱、全球首款單艙20MWh的儲能系統(tǒng)等全新電池產(chǎn)品。
同時,國軒高科宣布,首條全固態(tài)實驗線正式貫通,設(shè)計產(chǎn)能達(dá)0.2GWh,實現(xiàn)100%的核心設(shè)備國產(chǎn)化率,100%線體自主開發(fā)率。通過高精密涂布等關(guān)鍵技術(shù),實現(xiàn)了高達(dá)90%的良品率。歷經(jīng)365天極限驗證,金石電池單體容量提升150%,預(yù)緊力下降90%,順利通過針刺、熱箱、外短、過充、擠壓等安全測試,綜合性能全方位提升。此前,金石產(chǎn)品已開啟裝車測試。
除了金石全固態(tài)電池,國軒高科此次還首次發(fā)布了G垣準(zhǔn)固態(tài)電池。致力于打破續(xù)航焦慮與“安全魔咒”的對立難題,以300Wh/kg的能量密度,將純電轎車的續(xù)航里程推至1000公里。其固態(tài)化設(shè)計為電池穿上‘納米級防彈衣’——即使3mm鋼針穿刺,依然保持‘不起火、不爆炸’的絕對安全,構(gòu)筑起動力電池的“安全護(hù)城河”。
國軒高科首席科學(xué)家朱星寶在發(fā)布儀式上透露,國軒高科已規(guī)劃建設(shè)12GWh準(zhǔn)固態(tài)電池產(chǎn)線,“搭載G垣準(zhǔn)固態(tài)電池的‘001’號樣車總里程已經(jīng)超過一萬公里 ”。半固態(tài)與全固態(tài)“兩條腿走路”
從布局來看,國軒高科實現(xiàn)半固態(tài)與全固態(tài)“兩條腿走路”。
朱星寶坦言,此前,國軒雖然儲備了三元電池的研發(fā)技術(shù),但沒有大規(guī)模投入,錯失了三元時代機(jī)會。
“當(dāng)半固態(tài)和全固態(tài)技術(shù)來臨的時候,我們重新評估了技術(shù)路線。不論哪種技術(shù),都可以把三元電池的短處補(bǔ)上,兼容長續(xù)航、高安全的性能特點。這種情況下,兩條路線都要走?!敝煨菍氄f,近幾年,半固態(tài)電池可以相對快速落地推向市場。對全固態(tài)電池來說,目前還在成長初期,需要有一定的時間和空間來發(fā)展。
朱星寶也拋出了一個業(yè)內(nèi)關(guān)注的話題:固態(tài)電池概念已經(jīng)說了很多年,安全又長續(xù)航,為什么沒有大規(guī)模推向市場?
在來國軒高科之前,朱星寶在高校工作,他也好奇,固態(tài)電池就差臨門一腳,企業(yè)為什么搞不出來;到了企業(yè)才發(fā)現(xiàn),其實不容易。
他介紹,真正的固態(tài)電池,是離子傳輸方式的根本改變。單純減少電解液很容易做到,但真的安全嗎?如果上了高鎳體系后,基本的國標(biāo)測試可以過嗎?等等,還面臨一系列挑戰(zhàn)。
一條半固態(tài)產(chǎn)線的改造,表面上可能只需要改動3%到5%,但真正改造則發(fā)現(xiàn),很多需要增加或替換,而且整個過程都是在試探摸索,“大家也聽到過1000公里的半固態(tài)推向市場,但良品率可能只有40%”。
“既要解決科學(xué)問題,又要解決技術(shù)問題,還要可以盈利,是一個非常難的平衡,不僅是全固態(tài)很難,其實真正的半固態(tài)也不容易?!敝煨菍毺寡裕壳皣幍亩牍虘B(tài)電池已經(jīng)開始導(dǎo)入更高的克容量體系,但可能面臨穩(wěn)定性更差、安全風(fēng)險更高等問題;只有大的國際客戶和比較大的車可以上1000公里的電池。更夸張的是,有3.5噸的車也要求要跑1000公里,其實現(xiàn)在也能做到。預(yù)計今年將有多家車企會公布國軒的準(zhǔn)固態(tài)上車消息。
全固態(tài)電池研發(fā)負(fù)責(zé)人潘瑞軍補(bǔ)充介紹,距離全固態(tài)電池真正量產(chǎn)還早,國軒走得稍微快一點?,F(xiàn)在不管國內(nèi)還是國際,業(yè)內(nèi)能做全固態(tài)的基本都還是手工。去年,國軒首次發(fā)布了金石全固態(tài)電池,在過去的一年里,著力打造全固態(tài)實驗線,實現(xiàn)了0.2GWh產(chǎn)能,這個進(jìn)展對全固態(tài)來說是質(zhì)的飛躍。
“這個跨越過程是非常艱難的,涉及很多關(guān)鍵設(shè)備的開發(fā)。”潘瑞軍說,全固態(tài)制造工藝和液態(tài)電池差異很大。剛開始時,大家都想做全固態(tài),但是能量密度提高后,安全性會下降。于是國內(nèi)很多專家逐漸轉(zhuǎn)向半固態(tài)電池,因為可以沿用液態(tài)鋰電池的生產(chǎn)設(shè)備。
此外,半固態(tài)電池可以更好量產(chǎn),并解決相對高能量密度高的安全問題。鐵鋰能量密度約在200-250Wh/kg之間,三元則是250-300Wh/kg左右,半固態(tài)可以沿用原來的工藝,通過材料和設(shè)備的微調(diào),即可實現(xiàn)350-360Wh/kg的能量密度。而全固態(tài)電池的出現(xiàn)就是要解決高能量密度的安全問題,我們先做到350Wh/kg,再逐步通過材料和工藝的迭代,來保證各方面的正常,提高安全性能。國軒高科其實是半固態(tài)電池和全固態(tài)電池的雙重布局。
數(shù)智化解決量產(chǎn)難題
國軒高科工研總院數(shù)字工程院院長徐嘉文則闡述了工業(yè)AI智能體的必要性。
他曾經(jīng)從頭到尾走過一遍國軒的工廠,從粉末到裝車,整個電池產(chǎn)線的距離大約有1萬到2萬步,其中涉及的工序有上百個,一條線的設(shè)備投資超過10億元。
“這么長的區(qū)間,我們是在做繡花針工作?!毙旒挝恼f,電池一開始都是固體,要變成液態(tài),再變成固體,還涉及多物理場問題,大量設(shè)備和人員24小時不停生產(chǎn),產(chǎn)品缺陷率控制在PPM(百萬分之一)、PPB(十億分之一)的級別,僅靠工人的責(zé)任心和技能并不靠譜。
他認(rèn)為,關(guān)鍵在于借助數(shù)智力量,比如毛刺問題就是電池的“癌癥”。如果輥切階段有一個肉眼看不到的毛刺,意味著這一卷可能會產(chǎn)生高風(fēng)險電池,因此要找到出毛刺的原因,可能是張力控制不佳,也可能是來料的一致性存在波動,光產(chǎn)生毛刺就有37個影響因子。通過算法動態(tài)預(yù)測毛刺生成概率,主動匹配最優(yōu)參數(shù)組合,從源頭阻斷毛刺產(chǎn)生路徑。
500Wh/kg級航空鋰電池即將立項
當(dāng)下,越來越多電池企業(yè)也在加速布局人形機(jī)器人、低空經(jīng)濟(jì)等未來產(chǎn)業(yè)。此次發(fā)布會,國軒高科業(yè)提到一個重要目標(biāo),加快布局新能源通用航空動力技術(shù)和裝備,推動400Wh/kg級航空鋰電池產(chǎn)品投入量產(chǎn),實現(xiàn)500Wh/kg級航空鋰電池產(chǎn)品應(yīng)用驗證。
朱星寶透露,500Wh/kg級航空鋰電池已經(jīng)有了樣本,這個新一代技術(shù)將在今年6月于工研總院正式立項。
他指出,低空經(jīng)濟(jì)和人形機(jī)器人未來都將是萬億級市場,既需要高能量密度,也需要高倍率的性能。如果500Wh/kg要運用到低空飛行器上,需要用空間換取時間,而要真正實現(xiàn)則兩方面有突破:一是抑制鋰枝晶生長,二是換取更高的功率性能。
面對應(yīng)用過程中的發(fā)熱問題,朱星寶介紹,有兩個解決思路:一個思路是,從目前G垣準(zhǔn)固態(tài)的角度看,其發(fā)熱量和正常的液態(tài)電池相比,并不算太高,發(fā)熱量一個關(guān)鍵點是電阻,如果電阻很高,發(fā)熱量肯定很大;如果倍率越高,電流越大,發(fā)熱量越大,如果有一個科學(xué)方案,既可以提升倍率,又可以把內(nèi)阻降下來,發(fā)熱量就可以控制在一定范圍之內(nèi)。
另一個思路則涉及新的BMS開發(fā)問題,目前針對G垣或者高比能大容量的電池已經(jīng)在開發(fā)新一代BMS。
來源:南方+