未來電池:高鎳三元主流,鈉離子儲能,無線BMS來了

這是“汽車人參考”第294篇原創文章

“推動智慧電動汽車向前進”

電動汽車百人會是行業一年一度盛會,汽車人參考對2021年論壇進行系統的總結,一共三篇。本文為第一篇,主要關注電動化,重點是未來的電池技術,之後兩篇為智慧化和投資邏輯。

未來電池:高鎳三元主流,鈉離子儲能,無線BMS來了

未來技術路線:關鍵在材料

去年電芯級別的能量密度已達到300wh/kg,且成本在下降;系統級別的扁平化、超長疊片(刀片電池)、CTP、底盤整合CTC ,能大幅度提升系統能量密度。

汽車人參考認為,動力電池在結構上的創新基本已到天花板,要想繼續往下走,需要在材料級別進行突破。

近兩年,電芯級別關注正極從低鈷向無鈷,負極加矽,功能性電解液(凝膠),功能性隔膜(基膜和塗層輕薄化、超高強度、陶瓷塗布等),正負極幹法制備工藝五個方向(預鋰化:負極提前化成、負極噴塗鋰粉、正極補鋰)。

在系統級別,智慧化技術最佳化熱管理,解決冬季預熱加溫,充電中和滿充後降溫散熱的問題。

五年左右來看,推進電池熱失控大資料安全預警,同時發力在固態電池層面,解決正負極電解液間的介面、電導率等問題。

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鈉離子電池:儲能新體系

目前大家都在研究鋰離子電池,但還有一種體系值得關注。

鈉離子電池與鋰離子電池的原理、結構完全一致,不需要做多大的改動就可以替代。

相比於鋰離子電池(磷酸鐵鋰原料成本0。34元/Wh),鈉鋰離子

原料成本更低(0。26元/Wh),鈉離子的負極可以用無煙煤,正極可以不含鈷、鎳等貴金屬,只含銅、鐵和錳。

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更重要的是,鈉的全球含量為2。75%,鋰的含量只有0。0065%。如果全世界的汽車都用鋰離子電池,全世界的電也用鋰離子電池來儲存,根本不夠用。

從成本和資源的角度,新體系電池,特別是在儲能領域,鈉離子是首選。

高鎳正極:趨勢不可阻擋

高鎳材料,即鎳Ni的摩爾含量大於80%,目前包括了NCM811、NCA、NCMA三種正極材料,其最大的優勢就是能量密度高。

目前高鎳材料在整個三元材料的滲透率約20%,比較樂觀估計,預計到2025年,伴隨著固態電池,高鎳的滲透率會到60%左右,其成本會也會迅速接近於磷酸鐵鋰。

但汽車人參考依然對高鎳材料的安全性持保留意見,或許更多的只能從系統層面去解決這個問題。

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晶片公司佈局無線BMS

包括亞德諾ADI和德州儀器TI在內的晶片巨頭,目光瞄準到了無線BMS。

當前主流的BMS構架,無論是菊花鏈或是CAN通訊,電芯到模組,模組到模組間,需要銅線連線起來,整體佔用空間比較大。

而無線BMS,一般採用兩個晶片,一個晶片負責採集電芯的電壓、電流等資料,一個晶片用於監控和管理,兩個晶片之間採用無線通訊。

無線,更多指的是減少通訊電纜,而電壓、電流的取樣還是需要一定的線束。目前所知,通用汽車會在Ultium電池平臺無線BMS。

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無線BMS正開始從開發階段走向應用階段,這幾年應會更多出現在市場上。

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