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新旺达研发团队自主开发机器学习力场势函数

投资学堂 2022-11-22 阅读 113

为了缓解里程焦虑,电动汽车的装载能力和续航里程呈现逐年增长的趋势。高比能(高体积能量密度和高重量能量密度)电池是主流原始设备制造商开发高端车型的首选。

但高比能电池高镍加硅的材料设计路径,在电池循环寿命、膨胀、安全三个方面都带来了严峻的挑战。

11月14日至16日,2022年高工锂电池年会在深圳前海华侨城举行JW万豪酒店重启,年会主题为千军万马新动力中国引领世界。

新旺达电动汽车电池中央研究院梁世硕博士就高比能动力电池的挑战和发展策略发表了主题演讲。

梁世硕博士从高镍正极、硅基负极和硅系统电解液三个方面分析了高比能电池在材料系统中的痛点。

在高镍环境下,电池结构的稳定性降低,更容易发生不可逆相变化,导致晶格失氧,导致循环和安全性能恶化。此外,高镍失氧温度较低,失氧量较大,高镍充放电过程中颗粒破碎,导致循环和气体恶化进一步加剧。

硅基负极材料也有明显的挑战,主要包括以下两个方面:一是硅颗粒粉化、脱落、结构坍塌,最终导致电极活性物质与集流体分离;二是硅颗粒表面固体电解质层(SEI)来自正极的电解液和锂源的不可逆消耗加速了容量衰减。

目前硅基体系电解液多采用高含量FEC稳定硅碳负极SEI,但高含量的FEC容易被高镍正极或高压正极催化分解,从而降低电池的高温存储性能和高温循环性能,排斥高比能电池原本想要实现的快速充电性能。

梁世硕博士分享,新旺达提出了有针对性的开发策略,逐一解决上述痛点。

对于高镍材料的开发,新旺达研发团队自主开发了机器学习力场势函数,实现了材料的准确计算。对于高镍系统,计算了29种混合元素对三元材料性能的影响Li/Ni交换能,TM-O键能、氧平均净电荷、氧空位形成能、c参数变化率等五个维度的计算结果优化了能提高材料循环寿命和安全性能的最佳混合元素。

同时,新旺达还通过均匀的混合工艺和晶面取向调节,有效缓解颗粒破碎,改善循环和产气。

在氧化硅材料的开发中,新旺达通过模拟计算调节氧含量,将材料体积膨胀减少一半;通过调节硅酸盐相和均质掺杂技术,大大提高了快速充电性能。

在电解液开发策略上,新旺达成功解决了硅负极成膜添加剂、除酸添加剂、抗氧化溶剂、新型成膜添加剂等问题SEI膜,HF腐蚀、改善产气、耐压、相容性等问题。

以上述开发策略为基石,新旺达推出300Wh/kg电芯产品具有寿命长、循环膨胀率低、安全可靠性高、模块无热扩散等优点。

以三亚市实际运行情况为例,高比能电池服务寿命8年,质保寿命16万公里SOH_均值为:82.33%,满足80%的需求;满电膨胀率和满电膨胀率均明显低于整机厂客户要求,实现低循环膨胀率;60%℃安全通过外短路和过充试验。

面对用户焦虑和产品痛点,新旺达完成了超快充电、长寿命、经济动力电池的产品布局,全面覆盖乘用车使用场景。

到目前为止,新旺达已经进入了雷诺、日产、易捷特、吉利、东风、广汽、上汽通用五菱、上汽集团、小鹏、大众等原始设备制造商的供应系统。其产品的成熟度和稳定性进一步得到了市场批量应用的验证。

据GGII数据显示,新旺达位居2022年前三季度全球动力电池装机量前十,且增速显著。

在全球布局方面,梁世硕博士表示,新旺达被评为全球动力电池TIER1个生产商有资格供应一个以上跨国跨国供应OEM/EV厂家(海外市场),年累计产能>5GWh,是世界9家获得此认证的企业之一。

11月6日,新旺达宣布收到德国公众HEV项目电池组系统定点。新旺达将大众的量产供应商,新旺达将是德国大众的量产供应商。HEV动力电池组系统。

11月14日,新旺达GDR在瑞士证券交易所正式上市,成为第七家中国企业和第五家锂电池行业企业。GDR将有助于新旺达进一步拓宽海外。



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