■來源：高工锂電
爲緩解裡(lǐ)程焦慮，電動汽車裝電量及續航裡(lǐ)程呈現逐年增長(cháng)趨勢。在高裝電量的同時(shí)，爲減少車輛總重量，高比能(néng)（高體積能(néng)量密度及高重量能(néng)量密度）電芯成(chéng)爲主流主機廠開(kāi)發(fā)高端車型的首選。
但高比能(néng)電芯“高鎳加矽”的材料設計路徑，在電池循環壽命、膨脹、安全三方面(miàn)帶來嚴峻挑戰。
11月14-16日，2022高工锂電年會(huì)在深圳前海華僑城JW萬豪酒店重磅啓幕，此次年會(huì)主題爲“千軍萬馬新動力 中國(guó)引領全世界”。
動力電池專場一上，欣旺達電動汽車電池中央研究院梁世碩博士發(fā)表了“高比能(néng)動力電芯的挑戰和開(kāi)發(fā)策略”的主題演講。
高比能(néng)電芯的痛點與挑戰
梁世碩博士從高鎳正極、矽基負極、矽體系電解液三方面(miàn)分析了高比能(néng)電芯在材料體系上面(miàn)臨的痛點。
高鎳環境中，電芯結構穩定性下降，更易發(fā)生不可逆相轉變，伴随晶格失氧，導緻循環和安全性能(néng)惡化。而且高鎳失氧溫度更低，失氧量更大，疊加高鎳充放電過(guò)程中的顆粒破碎，導緻循環和産氣惡化進(jìn)一步加劇。
矽基負極材料也存在著(zhe)較爲明顯的挑戰，主要有以下兩(liǎng)方面(miàn)：其一是矽顆粒在脫嵌锂時(shí)伴随著(zhe)體積膨脹和收縮而導緻顆粒粉化、脫落，造成(chéng)結構坍塌，最終導緻電極活性物質與集流體脫離；其二是矽顆粒表面(miàn)固體電解質層(SEI)的持續生長(cháng)對(duì)電解液以及來自正極的锂源的不可逆消耗，加快容量衰減。
目前矽基體系電解液大多采用高含量的FEC來穩定矽碳負極的SEI，但高含量的FEC容易被(bèi)高鎳正極或高電壓正極所催化分解，從而劣化電池的高溫存儲性能(néng)和高溫循環性能(néng)，與高比能(néng)電芯原本希望實現的快充性能(néng)相斥。
欣旺達的高比能(néng)電芯開(kāi)發(fā)策略
梁世碩博士分享到，欣旺達提出了針對(duì)性的開(kāi)發(fā)策略，逐一解決以上痛點。
對(duì)于高鎳材料開(kāi)發(fā)，欣旺達研發(fā)團隊自主開(kāi)發(fā)了機器學(xué)習力場勢函數，實現材料準确計算。針對(duì)高鎳體系，計算了29種(zhǒng)摻雜元素對(duì)三元材料本征性能(néng)影響，綜合Li/Ni交換能(néng)、TM-O鍵能(néng)、氧平均淨電荷、氧空位形成(chéng)能(néng)、c參數變化率等5個維度計算結果，優選了可以提升材料循環壽命和安全性能(néng)的最優摻雜元素。
同時(shí)，欣旺達還(hái)通過(guò)體相均勻摻雜工藝和晶面(miàn)取向(xiàng)調控，有效緩解了顆粒破碎，改善循環和産氣。
氧化矽材料開(kāi)發(fā)上，欣旺達通過(guò)仿真計算，調控氧含量，使材料體積膨脹降低一半；并通過(guò)調控矽酸鹽相、均質摻雜技術，大大提升快充性能(néng)。
電解液開(kāi)發(fā)策略上，欣旺達使用矽負極成(chéng)膜添加劑、除酸添加劑、耐氧化溶劑、新型成(chéng)膜添加劑等，成(chéng)功解決SEI膜、HF腐蝕、改善産氣、耐壓性、相容性等問題。
以上述開(kāi)發(fā)策略爲基石，欣旺達推出的300Wh/kg電芯産品，具備長(cháng)壽命、低循環膨脹率、高安全可靠性、模組無熱擴散等優勢。
以三亞市的實際運行工況爲例，該高比能(néng)電芯服務壽命8年且16萬公裡(lǐ)質保壽命SOH_均值爲：82.33%，滿足80%的需求；滿電膨脹率及滿電膨脹力值均顯著低于整機廠客戶要求，實現低循環膨脹率；在60 ℃ 環境下安全通過(guò)外短路和過(guò)充測試。
全球化步伐進(jìn)一步加速
面(miàn)對(duì)用戶焦慮和産品痛點，欣旺達針對(duì)電動汽車的細分使用場景需求，完成(chéng)超級快充，長(cháng)續航，長(cháng)壽命和經(jīng)濟型動力電池的産品布局，全面(miàn)覆蓋乘用車使用場景。
截至目前，欣旺達已進(jìn)入包括雷諾、日産、易捷特、吉利、東風、廣汽、上汽通用五菱、上汽集團、小鵬汽車、大衆汽車等主機廠的供應體系。其産品成(chéng)熟度和穩定性進(jìn)一步得到市場批量應用驗證。
據GGII數據，欣旺達位列2022年前三季度全球動力電池裝機量前十，且增速亮眼。
全球化布局方面(miàn)，梁世碩博士表示，欣旺達被(bèi)評爲全球動力電池TIER 1生産商［有資格供應超過(guò)1家跨國(guó)OEM/EV生廠商（海外市場），且年累積産能(néng)＞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(guó)大衆HEV項目電池包系統定點。欣旺達將(jiāng)作爲德國(guó)大衆的量産供應商，爲德國(guó)大衆HEV項目供應動力電池包系統。
11月14日，欣旺達GDR正式在瑞士證券交易所上市交易，成(chéng)爲登陸瑞士交易所的第七家中國(guó)企業，及第五家锂電行業企業。發(fā)行GDR將(jiāng)幫助欣旺達進(jìn)一步拓寬海外融資渠道(dào)，爲開(kāi)拓國(guó)際客戶提供有力支撐，大大加快其國(guó)際化戰略步伐。
