■來源：高工鋰電
為(wei)緩解里(li)(li)程(cheng)焦慮，電動汽車(che)裝(zhuang)電量(liang)(liang)(liang)及續航里(li)(li)程(cheng)呈現逐(zhu)年(nian)增長(chang)趨勢(shi)。在(zai)高(gao)裝(zhuang)電量(liang)(liang)(liang)的同(tong)時，為(wei)減少車(che)輛總重量(liang)(liang)(liang)，高(gao)比能（高(gao)體積能量(liang)(liang)(liang)密(mi)度(du)及高(gao)重量(liang)(liang)(liang)能量(liang)(liang)(liang)密(mi)度(du)）電芯成為(wei)主流主機廠開發高(gao)端(duan)車(che)型的首選。
但高比(bi)能(neng)電芯(xin)“高鎳(nie)加硅”的材(cai)料設計路徑(jing)，在電池循環壽命、膨脹、安全(quan)三(san)方面帶來嚴峻挑戰。
11月14-16日，2022高工鋰電年會在(zai)深圳前海華僑城JW萬(wan)豪酒店重磅啟幕，此次年會主題為“千軍萬(wan)馬新動力 中國引領全世界”。
動(dong)(dong)力電池專場一上，欣(xin)旺達電動(dong)(dong)汽車電池中央研究院梁世碩博士發表了“高比能動(dong)(dong)力電芯的挑(tiao)戰(zhan)和(he)開發策略”的主題演講。
高比能電芯的(de)痛點與挑戰
梁(liang)世碩博士從高(gao)鎳正(zheng)極、硅(gui)基負極、硅(gui)體(ti)系(xi)電解(jie)液(ye)三方面(mian)分析了高(gao)比能電芯在材料體(ti)系(xi)上面(mian)臨的痛點。
高(gao)鎳(nie)(nie)環境中，電(dian)(dian)芯結構穩定性(xing)下降，更(geng)易發生不可逆相轉變，伴隨晶格(ge)失氧，導致(zhi)循環和(he)安(an)全性(xing)能(neng)惡(e)化。而且高(gao)鎳(nie)(nie)失氧溫度更(geng)低(di)，失氧量更(geng)大(da)，疊(die)加高(gao)鎳(nie)(nie)充放電(dian)(dian)過程中的顆粒(li)破碎，導致(zhi)循環和(he)產氣惡(e)化進(jin)一(yi)步加劇。
硅基(ji)負極(ji)材料也存在(zai)著較為明顯的(de)挑戰，主要有(you)以(yi)(yi)下兩方面：其一是(shi)硅顆粒(li)在(zai)脫嵌鋰(li)時伴隨著體(ti)積膨脹和收縮而導致顆粒(li)粉(fen)化(hua)、脫落，造成結(jie)構(gou)坍(tan)塌，最終導致電極(ji)活性物質與集流體(ti)脫離；其二是(shi)硅顆粒(li)表(biao)面固體(ti)電解質層(ceng)(SEI)的(de)持續(xu)生長對電解液以(yi)(yi)及來自正極(ji)的(de)鋰(li)源的(de)不可逆消(xiao)耗，加快容量衰減。
目前硅(gui)基體(ti)系(xi)電(dian)解液(ye)大(da)多采用高(gao)(gao)含(han)量(liang)的(de)(de)(de)FEC來穩定硅(gui)碳負(fu)極(ji)(ji)的(de)(de)(de)SEI，但高(gao)(gao)含(han)量(liang)的(de)(de)(de)FEC容易被高(gao)(gao)鎳正極(ji)(ji)或高(gao)(gao)電(dian)壓(ya)正極(ji)(ji)所催化分(fen)解，從而(er)劣化電(dian)池的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)存儲性能(neng)和(he)高(gao)(gao)溫(wen)循(xun)環性能(neng)，與高(gao)(gao)比能(neng)電(dian)芯原本希望(wang)實(shi)現(xian)的(de)(de)(de)快充性能(neng)相斥(chi)。
欣(xin)旺達的高比能電芯開發策略
梁世碩博士分享到，欣旺達提(ti)出了針對性的開發策(ce)略，逐一(yi)解(jie)決以(yi)上痛點。
對于(yu)高鎳材料(liao)開發，欣旺(wang)達(da)研發團隊自主開發了(le)(le)機(ji)器學(xue)習力場勢函數，實現材料(liao)準(zhun)確計(ji)(ji)算。針對高鎳體系，計(ji)(ji)算了(le)(le)29種(zhong)摻雜元素(su)對三元材料(liao)本征(zheng)性能影響(xiang)，綜合Li/Ni交換能、TM-O鍵能、氧平均凈(jing)電荷、氧空位形成(cheng)能、c參數變化率(lv)等5個維度計(ji)(ji)算結果(guo)，優(you)選了(le)(le)可以提升材料(liao)循(xun)環壽命和安全性能的最優(you)摻雜元素(su)。
同時，欣(xin)旺達還通(tong)過體相(xiang)均勻(yun)摻雜工藝和晶面取向(xiang)調控，有(you)效緩解了顆粒破碎(sui)，改(gai)善循環和產氣。
氧化硅(gui)材(cai)料開發上(shang)，欣旺(wang)達通(tong)過仿真計算(suan)，調控(kong)氧含量，使(shi)材(cai)料體積膨(peng)脹(zhang)降(jiang)低一半；并通(tong)過調控(kong)硅(gui)酸(suan)鹽相、均質摻雜技術，大(da)大(da)提升快充性能。
電解液(ye)開發策(ce)略(lve)上，欣旺達使(shi)用(yong)硅負極(ji)成膜(mo)添加劑(ji)(ji)、除酸(suan)添加劑(ji)(ji)、耐氧化(hua)溶劑(ji)(ji)、新型成膜(mo)添加劑(ji)(ji)等，成功解決SEI膜(mo)、HF腐蝕、改善產氣(qi)、耐壓(ya)性、相容性等問題。
以上述開發策略為(wei)基石，欣(xin)旺達推出的300Wh/kg電芯產品，具備長壽命、低循環膨(peng)脹率(lv)、高安(an)全可靠性(xing)、模組無熱擴散(san)等(deng)優(you)勢。
以(yi)三亞市的(de)實際運行工(gong)況為(wei)例，該高比能電(dian)(dian)芯服務壽命8年(nian)且16萬公里質保壽命SOH_均值(zhi)為(wei)：82.33%，滿(man)足80%的(de)需(xu)求(qiu)；滿(man)電(dian)(dian)膨脹率及滿(man)電(dian)(dian)膨脹力值(zhi)均顯著低于整機廠客(ke)戶要求(qiu)，實現低循環(huan)膨脹率；在60 ℃ 環(huan)境下(xia)安全通過(guo)外短路(lu)和過(guo)充測(ce)試。
全球(qiu)化步(bu)(bu)伐進(jin)一步(bu)(bu)加速
面對(dui)用(yong)戶焦慮和產(chan)品痛點，欣(xin)旺達針(zhen)對(dui)電動汽車(che)(che)的(de)細分(fen)使用(yong)場景(jing)需(xu)求，完成超級快充，長續(xu)航(hang)，長壽命和經濟(ji)型動力電池的(de)產(chan)品布局(ju)，全(quan)面覆(fu)蓋乘用(yong)車(che)(che)使用(yong)場景(jing)。
截至目前，欣(xin)旺達已進(jin)入(ru)包括雷(lei)諾、日(ri)產、易捷特、吉利(li)、東(dong)風、廣汽、上汽通用五菱、上汽集團(tuan)、小(xiao)鵬汽車、大眾汽車等主(zhu)機廠的供(gong)應體系(xi)。其產品(pin)成熟度和穩定性進(jin)一步得到市場批量應用驗證(zheng)。
據GGII數據，欣旺達位列2022年(nian)前三(san)季(ji)度(du)全(quan)球動力電池裝(zhuang)機(ji)量前十，且增速亮眼。
全球化(hua)布局方面，梁(liang)世碩博(bo)士表示，欣旺達被(bei)評為全球動(dong)力電(dian)池TIER 1生產(chan)商［有資(zi)格供應超(chao)過(guo)1家跨國OEM/EV生廠(chang)商（海外市場），且年累積產(chan)能＞5GWh］，是全球獲此認證的9家企業之一。
11月6日，欣旺達宣布拿到德國大眾HEV項目電池包系統定點。欣旺達將作為德國大眾的量產供應商，為德國大眾HEV項目供應動力電池包系統。
11月(yue)14日，欣旺達GDR正(zheng)式在瑞(rui)士證券交(jiao)易(yi)所(suo)上市(shi)交(jiao)易(yi)，成為登(deng)陸瑞(rui)士交(jiao)易(yi)所(suo)的第(di)七家中國(guo)企(qi)業(ye)，及第(di)五家鋰電行業(ye)企(qi)業(ye)。發行GDR將(jiang)幫助(zhu)欣旺達進一步(bu)拓寬(kuan)海外融資渠道，為開拓國(guo)際(ji)客戶提供(gong)有力支撐，大大加(jia)快其國(guo)際(ji)化戰(zhan)略(lve)步(bu)伐。
