三星开展动力电池研发项目

随2020年时间节点的临近以及补贴的加速退坡,加上政策层对于外资企业的态度回暖,日韩电池企业在中国的动作开始增多.

高工锂电注意到,2017年下半年以来,松下、三星

在能量密度提升上,和国内通用的以wh/kg所不同,三星所使用的标准是wh/L.韦巍表示,对于乘用车来讲,wh/L其实意义更重要.

目前,三星的第3代动力电池能量密度是在550wh/L,相当于210—230wh/kg,已经实现量产.下一代3.5代产品能量密度可以达到630wh/L,预计在2019年量产.

同时,三星还在加大力度研发第4代电池,能量密度可以达到700wh/L,相当于270—280wh/kg,预计2021~2022年左右量产,此后第5代电池会达到800wh/L相当于300wh/kg,这个产品会在2023年以后量产.

韦巍表示,300wh/kg已经是锂电池储能的能量密度极限,之后就需要通过变革电池创新来进一步提升,目前,三星也在做新型电池的基础研发,但韦巍坦言,样品已经可以做出来,但距离产业化量产还比较远.

"三星的能量密度提高,看起来比其他同行要慢一点,但并不是说能量密度提升方法比别人慢.只不过是三星要把这些东西先在圆柱型电池上先验证两三年,然后才会把它用于汽车动力电池,在这方面永远把安全作为最主要的要素考虑."韦巍强调.

第4代产品研发瓶颈化解

事实上,在第4代电池研发制造中,三星在材料匹配、新材料应用、工艺及制造上也遇到一些困难,韦巍介绍了其解决瓶颈的思路.

在材料工艺方面,三星采用NCA材料,因为锂离子在循环往复的使用过程中,容易在NCA表面形成一些残留,会影响它的使用寿命.三星通过在NCA表面做一层金属的涂布,减少残留,提高它的使用寿命.

在电解液上,三星将其从液体状态改为凝胶态,使得锂离子更容易循环往复.

在负极材料上,三星采用硅碳纳米材料.硅材料有膨胀特性,为了进一步提高它的使用寿命,三星采用了纳米化的处理,经过这种工艺处理之后,同样重量的材料,存储的体积要小很多,同时也能够使它的膨胀在一定程度内解决.

除了材料之外,三星在工艺上也做了很多革新工作.工艺流程、设备制造是三星另外一个核心竞争力,三星的制造设备都是自己做的.整个工艺流程差异性不大,但是对于材料的均匀性、尺寸的一致性,以及更严格的管理方面,三星做了很多革新工作.

动力电池规格调整

"今天所用的动力电池规格尺寸型号,只是因在刚刚开始做电动汽车的时候,包括宝马、大众等欧洲领先的主机厂不得不利用以前传统汽车平台,来把它开发成电动汽车,目前的电池就是按照当时要求下的产物,但在今后每个主机厂都在大力开发全电动平台,因此现有尺寸的标准电池可能会被弃用."

韦巍坦言,现在行业所使用电池尺寸规格,在SUV这样的车型上影响不大,但是对于轿车来讲,对于内部空间有更大的需求,这就要求产品进行调整,三星的思路是,将会降低电池的高度,同时将产品做的更薄,长度更长,这样会给整车带来更大的内部空间.

这一思路也在不久前国CES展期间三星SDI的新产品展示上得到证实.

三星快充动力电池技术

在动力电池领域,三星一直还在加大快充技术的投入力度.

韦巍介绍,一开始行业用的都是0.5C慢充,逐步过渡到1.6C的状态.现在车企提出更苛刻的要求,在15分钟之内充满80%,做到3.2C,这倒逼电池企业需要持续的进行研发突破.

在今年的CES展上,三星SDI展示一个名为"石墨烯球(grapheneballs)"的技术,能使电池容量增加45%,充电速度提高5倍,在12分钟内充满电.

国际重要科学期刊《NatureCommunications》2017年11月曾刊载三星SDI在石墨烯球的研究成果.韦巍说,这种石墨烯球技术的电池样品比较好做,但是真正产业化还有很长的一段路.

对快充来讲,方形电池肯定比软包电池有优越性,主要在于它的方形电池电阻比较小,所以温升比较容易控制.

Pack系统升级思路

在动力电池Pack设计方面的改进上,三星主要注重三个方面,第一就是提高模组支撑,使它能够更好地利用整个空间.第二是减少零部件的数量,可以进一步减少成本.第三,可以减少重量.

在动力电池Pack减重上,三星正在尝试的是,把原来用Pack控制的控制系统以及冷却系统,直接做在模组上,同时,和整车厂合作采用Pack和电动车底盘一体化设计,将电池模组像搭积木一样搭上去.

此外,三星的多功能模块电池组允许用户调整模块的数量以满足他们需要,从而实现续航里程的多样化.三星希望通过使用单一的电池组作为整个汽车平台的基础来制造不同续航里程的汽车.