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电子技术应用专栏作家——芝能汽车。紧跟技术创新,助力行业发展。

韩国先进电池会议KABC2023:现代、小鹏等解读电池技术的未来走向

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SNE Research是韩国领先的市场研究公司,为可再生能源市场提供深入的信息和分析。9月举办的“KABC2023(韩国先进电池会议)” 以探讨包括韩国在内的全球电动汽车和电池市场的最新重大问题和未来行业趋势。

芝能会对会议做系列报道,欢迎关注。

第一天上午,SNE Research 和韩国三大电池公司 LG Energy Solution、三星 SDI 和 SK On 介绍各公司正在准备的技术趋势和未来战略(芝能报道链接)。第一天下午,几家重要的电动汽车企业——现代汽车、小鹏汽车、EVE等企业,分享了公司的见解。本文聚焦此部分。

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Part 1

现代汽车的电动汽车技术突破与未来展望

在电动汽车(EV)市场蓬勃发展的时代,现代汽车不仅仅是一个汽车制造商,更是在这个领域里的领军者。随着电动化时代的到来,电动汽车行业呈现出明显的增长趋势。在非中国市场,现代汽车已经排名第四,截至2023年第一季度,增长率高达76.4%。面对这个趋势,现代汽车提出了“为什么选择电动汽车”的问题,强调了电动汽车的重要性。

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●  制造战略与挑战

现代汽车制定了雄心勃勃的制造战略,计划在2030年之前销售总共360万辆电动汽车,涵盖了35款不同型号。然而,电动汽车制造并非没有挑战。现代汽车认为,要提高市场份额的稳定性,需要降低系统成本40%并提高电池能量密度50%。现代汽车的E-GMP(电气全球模块平台)系统拥有卓越的性能。它可以让汽车行驶约500公里,而快速充电仅需18分钟即可完成80%的电量。此外,现代汽车还引入了PE系统,通过更紧凑的设计增加了电池容量,提供了更快的充电速度。

E-pit:提供快速且高端的充电服务,计划到2023年底将充电站扩展到44个。


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●  电池技术与安全

为了确保电动汽车的安全性和续航里程,现代汽车投入了大量研发。他们采用了双面冷却技术,从传统的空气冷却发展到水冷却,再到浸泡冷却,最终实现了双面冷却。此外,现代汽车还引入了无线BMS技术,可以实现无线诊断,提高了能量集成度。现代汽车积极追求“零事故”的目标。他们不仅通过引入先进算法实现了提前检测电池单体和结构的变化,还将热释放的效率化、热扩散的最小化等技术结合,不断提高了汽车的安全性。

◎ 电池的体积效率:在从CTM到CTP的过程中,模块的结构变得更加紧凑,同时还尝试了CTV(从电池到车辆)技术的开发,以最大程度地提高效率。

◎ 通过提前检测到电池单体和结构的变化的算法变得越来越复杂,由于技术变得越来越重,必须采用服务器诊断的趋势。

◎ 技术开发的焦点是捕捉到BMS预诊断之外的缺陷,同时将热释放的效率化、最小化热扩散等技术相结合,同时引入了固体等材料的创新。


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在未来,现代汽车将继续致力于电动汽车、氢燃料电池车、自动驾驶技术、机器人技术以及下一代航空移动性的研发和应用。通过这些技术突破和未来展望,现代汽车展现了他们在电动汽车领域的实力和决心,为我们呈现了一个更加绿色、智能和安全的出行未来。

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Part 2

小鹏:新时代电动汽车电池的机遇与挑战

XPeng的Zhong Liang介绍了XPeng与SEPA平台的最新进展,以及他们在新一代电动汽车电池领域的创新和挑战。

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●  XPeng与SEPA 2.0平台

小鹏的新车型将搭载SEPA 2.0平台,该平台包括了车辆操控系统、铝合金压铸技术、800V动力系统、热管理、CIB车身技术、800V SiC快充技术等。铝合金压铸技术被广泛应用在车辆的前后部。此外,他们还开发了与特斯拉合作的快充技术,支持3C和4C两种快速充电速度。

小鹏致力于满足市场需求,平衡性能与功能的提升。他们采用了KANO需求模型,将高速充电和低成本作为y轴的上下限,根据客户需求制定产品组合。预计续航里程将达到700公里左右。

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●  降低成本与新材料

小鹏关注电池成本的降低。他们认为,价格的革新来自材料的革新。磷酸铁锂电池成为主流,因为尽管NCM(镍钴锰)电池在原材料回收方面具有较大优势,但在购买阶段,消费者无法直接受到回收成本的影响。除非NCM电池在价格和性能上能与LFP媲美,否则电池市场的格局难以改变。在新一代电动汽车电池领域,XPeng致力于创新与挑战,不断追求更高性能、更低成本的解决方案,为未来电动汽车的发展奠定了坚实基础。

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Part 3

EVE 高能量密度可充电锂金属电池的技术发展与挑战

在2023年KABC大会上,亿纬锂能中央研究院任仁博士分享了关于高能量密度可充电锂金属电池(RLMBs)的最新研究进展,主要集中在电解质领域。EVE能源专注于开发高能量密度的可充电锂金属电池。为了提高能量密度,他们关注电压的提高以及正负极材料的开发。其中,锂金属系统被认为是提高能量密度的潜在技术选择。


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●  电解质 - 溶剂特性

◎ SEI膜的组成与功能:研究SEI膜的合成和结构稳定性,确保在充放电过程中保持稳定。

◎ 电解质阻燃性测试:使用GB/T 2408-2008标准进行阻燃性测试,确保电解质在火灾情况下的安全性。

●  产品开发与研究

◎ 低温环境下的循环性能:在低温环境下,RLMBs展现出较高的电化学性能。

◎ 储存稳定性:通过30天的储存稳定性测试,提高电池的容量保持率。

◎ 扫描电子显微镜(SEM)数据分析:分析5Ah软包电池在经历200个充放电周期后的结构稳定性,确保锂纳米颗粒的稳定结构。

●  EVE能源的技术路线图

◎ 正负极材料的创新:继续研究高镍正极材料,尝试应用Ni90、Ni95等材料,并在负极材料中采用3D复合结构。

◎ 工厂建设与合作:于2023年开始建设60千瓦时的工厂,同时设立医疗电池产业部门。

◎ 产品创新:计划开发圆柱形、方柱形的电池,主要材料包括特定形状的LFP(锂铁磷酸)和NCM(镍钴锰)材料。


EVE能源不仅在技术研发上投入了大量资源,还与全球知名汽车制造商合作,包括现代汽车、宝马、小鹏汽车等,致力于推动高能量密度可充电锂金属电池技术的进步,为电动汽车行业的可持续发展贡献力量。


其他介绍

●  Energy 11《钠离子电池的发展现状与未来展望》

在2023年的KABC大会上,Energy 11公司的技术总监Ha Young-gyun分享了关于钠离子电池(Sodium-ion batteries, SIBs)的发展现状和未来前景。钠离子电池在储能系统(ESS)市场中具有强大的渗透力,尤其在能量储存领域。钠电池的研究始于上世纪80年代,但由于性能问题,一直未能商业化。随着钠电池正极和负极材料的不断发展,现在已经能够在电池中使用。

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Energy 11公司的技术开发策略基于钠离子电池的固态化,在低成本的氰基系列正极材料的同时,也在研发具有层状结构、具有较高能量密度的氧化物系列正极材料(与EcoPro合作)。从价格角度看,氰基系列具有竞争力。传统的石墨(人造石墨/天然石墨)无法用于钠离子电池(由于钠本身的尺寸较大,需要更大的空间)。因此,选择了具有不均匀结构但空间较大的硬碳作为负极材料。

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●   KERI:《电动汽车用全固态电池的发展展望》

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KERI的技术发展方向是实现400kW/kg的能量密度。现阶段,发展的重点在于找到既能满足性能又能降低成本的新材料,同时必须确保电池的稳定性。为了实现电池的大规模生产,需要解决目前的制造问题,确保每个电池的质量和稳定性。全固态电池的研究正在不断取得突破,但成本问题仍然是制约商业化的主要因素。目前,硫化物固体电解质的价格约为370,000美元/kg,相比之下,传统锂离子电池的电解质价格为370美元/kg,两者之间存在巨大差距。KERI的目标是将硫化物固体电解质的价格降至1,500美元/kg,为实现商业化奠定基础。

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小结:第二天的内容主要是关于固态电池的,晚一些做整理。