圖片來源：孚能科技
自推廣新能源汽車以來，續(xù)航焦慮一直存在。在電動汽車長續(xù)航壓力之下，如何提高電量成為眾多車企和電池廠重點研究方向之一。
車企方面，以蔚來、小鵬、特斯拉等為例，主要通過增加充電樁和換電站，減少補能焦慮，及接入高壓快充平臺改善補能方式，緩解用戶里程焦慮。
電池廠方面，以寧德時代、孚能科技等為例，主要通過改變電池“質(zhì)”與“量”來增加續(xù)航能力，“質(zhì)”方面即從電池研發(fā)入手，進行材料創(chuàng)新，提高能量密度，推出新體系電池，“量”方面則是進行結(jié)構(gòu)與工藝創(chuàng)新，提高體積利用率，體積利用率增大，底盤裝載電量增加，續(xù)航增加。
可以看到的是，在動力電池端，目前還是以三元及磷酸鐵鋰電池為主流技術(shù)路線，其他錳基及固態(tài)電池等技術(shù)仍在初試階段。因此，在材料體系尚未出現(xiàn)顛覆性創(chuàng)新的情況下，加強結(jié)構(gòu)和工藝創(chuàng)新，提高有限底盤空間體積利用率，成為主流電池企業(yè)技術(shù)攻關(guān)重點。彼時，Cell to PACK 即直接把電芯集成到電池包的概念被提出，通過省去模組結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)同體積下的電池包能夠裝下更多的電芯，從而增加電動汽車?yán)m(xù)航。
其實，Cell to PACK 更適合被直觀地稱作為“無模組設(shè)計”。目前，動力電池三種技術(shù)路線中，軟包電池在能量密度、安全性和模組設(shè)計靈活性等方面具有明顯優(yōu)勢，且大眾、戴姆勒、通用、日產(chǎn)等汽車巨頭都在布局軟包技術(shù)。對此，軟包電池作為“第一代動力電池”能否打破歷史集成方式，利用無模組結(jié)構(gòu)進一步實現(xiàn)能量密度提升和電池成本下降，成為行業(yè)尤其關(guān)注的一環(huán)。
實際上，軟包龍頭孚能科技已經(jīng)給出答案：2022年9月9日，孚能科技在戰(zhàn)略及新品發(fā)布會上推出全新動力電池解決方案——SPS（Super Pouch Solution），可適用于CTP無模組集成，也可滿足CTC一體化底盤結(jié)構(gòu)。
能量密度可到330Wh/kg！10分鐘補能400km以上
據(jù)悉，孚能科技SPS包含一整套從電芯到系統(tǒng)，從制造到回收的創(chuàng)新解決方案，不局限于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計創(chuàng)新，而是集大軟包電芯、大軟包電池系統(tǒng)、大軟包電池制造和直接回收四大創(chuàng)新技術(shù)于一體。
具體來看，孚能科技SPS技術(shù)方案是軟包體系內(nèi)首個無模組集成技術(shù)方案，電芯可以直接與汽車底盤集成，實現(xiàn)其高度的系統(tǒng)集成度和適配靈活性；其次，該技術(shù)是行業(yè)首次推出的大尺寸電芯，可兼容最新的半固態(tài)電池技術(shù)；同時采用無模組技術(shù)，極大地改善了制造工藝和成本。
不僅如此，在電芯設(shè)計方法上，SPS是通過大電芯配合層疊布置，可使電池系統(tǒng)部件減少50%，材料成本降低33%，提升體積利用率到75%。而對比寧德時代第三代CTP技術(shù)麒麟電池，體積利用率為72%。
性能方面，SPS大軟包電芯質(zhì)量能量密度可達330Wh/kg，電池系統(tǒng)循環(huán)壽命超過3000次。而市場消息顯示，蜂巢能源在2022年量產(chǎn)的第二代短刀片電池能量密度僅為185Wh/kg，且特斯拉4680電池能量密度表現(xiàn)也稍有遜色，為300Wh/kg。
SPS大軟包使用全極耳、多極耳電芯設(shè)計，在簡化電池系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的同時，通過孚能科技800VTC超充超壓技術(shù)平臺，使電芯具備從2.4C到5C甚至更高的充放電倍率，充電10分鐘可補能400km以上。
據(jù)悉，孚能科技推出的800VTC超充超壓技術(shù)是交通出行產(chǎn)業(yè)高度關(guān)注的未來先進技術(shù)之一，如2022年3月路特斯在倫敦發(fā)布的首款純電超跑SUV Eletre搭載了孚能科技800VTC超充超壓技術(shù)平臺。800VTC超充超壓技術(shù)作為國內(nèi)首批可實現(xiàn)量產(chǎn)的400V和800V中高電壓自由切換+快充的技術(shù)平臺，這一技術(shù)已吸引了全球多家豪華汽車、高性能跑車品牌的青睞，未來將惠及更多的市場區(qū)間。
高適配性/高安全性能助力SPS成CTP最優(yōu)選
盡管近年來，國內(nèi)外市場軟包電池被逐步擠壓，但軟包電池憑借高能量密度及低內(nèi)阻等優(yōu)點，仍獲得高端車型青睞，占據(jù)整個市場近25%的份額。業(yè)內(nèi)預(yù)計，隨著半固態(tài)/固態(tài)鋰離子電池在軟包電池中率先商用，軟包的市場占有率會進一步提高。
在此背景下，孚能科技彼時推出的SPS大軟包技術(shù)方案，將成為軟包電芯無模組技術(shù)“最優(yōu)解”及青睞軟包電池車企的“最優(yōu)選”。
作出此判斷的原因主要有三：SPS技術(shù)使電池能量密度、補能速率實現(xiàn)大幅的提升，可滿足車企客戶的期望；SPS技術(shù)表現(xiàn)出來的高適配性、高安全性、可大程度降低生產(chǎn)成本；為固態(tài)電池時代的到來打好前站。據(jù)觀察，在市場端，全球頭部幾十余家車企、電池企業(yè)已先后投入巨資，用于半固態(tài)/固態(tài)電池開發(fā)。多名行業(yè)專家包括孚能科技董事長王瑀均認(rèn)為，固態(tài)電池用軟包技術(shù)，其能量密度、安全性更高，成本更低，壽命更長（循環(huán)更好），軟包是固態(tài)電池最理想的技術(shù)形式。
如在高適配性方面，SPS方案使用無模組電池包集成角度，可實現(xiàn)CTP/CTC，且通過臥式布局和疊片技術(shù)，可靈活調(diào)節(jié)電池系統(tǒng)底盤高度，同款底盤、一款電芯就可適配全系乘用車。大軟包電芯厚度，可根據(jù)不同要求配置成8mm-20mm，由于Pack高度=電芯厚度*電芯數(shù)量，大軟包還可通過調(diào)整電芯堆疊數(shù)量來控制電池高度——SPS大軟包系統(tǒng)的高度可在85mm-145mm之間靈活調(diào)節(jié)，搭載不同能量密度的大軟包電芯讓電池系統(tǒng)可擁有從80kWh-150kWh的不同容量，滿足純電動車、插電混動、混合動力等所有車型需求。
高安全性方面，通過應(yīng)用半固態(tài)電解質(zhì)，降低液態(tài)電解液用量，提升電芯本征安全。憑借多種材料對大軟包電芯形成六面防護，配以高效排氣通道設(shè)計和熱交換能力，SPS大軟包電池系統(tǒng)配置8系或更高鎳含量的電芯，依然能做到單體電芯熱失控不擴散。
此外，SPS大軟包還有低成本優(yōu)勢，標(biāo)準(zhǔn)化方案可縮短新車型研發(fā)周期，并在電芯、底盤等關(guān)鍵部件上具備通用性，降低采購成本，保障穩(wěn)定供應(yīng)。在制造端，大軟包電芯能降低產(chǎn)能投資成本和制造流程費用，設(shè)備投資減少50%，廠房面積減少60%，制造能耗和費用分別降低35%和30%。需要注意的是，SPS還可實現(xiàn)電芯材料的直接回收，回收材料利用率達99%以上，材料的再次利用，可進一步降低成本和能耗，且經(jīng)數(shù)據(jù)測試，性能并無明顯差異。
SPS高兼容性成就孚能科技客戶開拓利器
孚能科技SPS技術(shù)另一個特點，是其超高的兼容性。
SPS采用的疊片工藝技術(shù)可充分利用電池邊角空間，避免卷繞工藝情形下卷繞拐角部有弧度導(dǎo)致空間利用率較低的情況，并且SPS大軟包電芯內(nèi)阻低、極片一致性好、循環(huán)好，一條產(chǎn)線生產(chǎn)出的產(chǎn)品可適應(yīng)不同容量和電量的需求。
得益于制造工藝升級，SPS技術(shù)則表現(xiàn)出對材料體系具有高度兼容。據(jù)了解，SPS可實現(xiàn)同系統(tǒng)中兼容多種化學(xué)體系，也可以實現(xiàn)基于同化學(xué)材質(zhì)的不同容量電池適配，讓電池系統(tǒng)擁有從80kWh到150kWh的不同帶電容量，滿足當(dāng)前主流車型的續(xù)航里程需求。同時，SPS可用于高鎳三元到低鎳富鋰錳、磷酸錳鐵鋰、鈉離子等材料體系，匹配不同需求，并且可無縫切換到半固態(tài)再過渡到固態(tài)。
實際上，高鎳三元目前占有一定的市場份額，錳基材料被認(rèn)為是繼三元和磷酸鐵鋰后最具前景的路線，鈉離子電池則被主流電池企業(yè)爭相布局，固態(tài)電池被行業(yè)認(rèn)為是下一代電池技術(shù)。可以確定，孚能科技SPS的高兼容性為其大幅提升了競爭力。
據(jù)了解，孚能科技SPS正在建設(shè)生產(chǎn)產(chǎn)線，其贛州新規(guī)劃30GWh產(chǎn)能的基地預(yù)計2023年下半年投產(chǎn)，并且孚能科技還計劃在蕪湖、廣州等基地落地SPS產(chǎn)能。
其實，錳基電池和鈉離子電池等產(chǎn)品，孚能科技均有布局并取得進展，孚能科技鈉離子電池、磷酸鐵鋰、磷酸錳鐵鋰等計劃將在2023年推出第一代產(chǎn)品。
其中，孚能科技計劃到2030年將鈉離子電池能量密度從160Wh/kg提升至220Wh/kg，且在磷酸鐵鋰和磷酸錳鐵鋰領(lǐng)域，形成能量密度從200Wh/kg到240Wh/kg的產(chǎn)品覆蓋，在低鎳方面，孚能科技計劃在2024年推出250Wh/kg的低鎳富錳體系產(chǎn)品，預(yù)計在2030年能量密度進一步提高至290Wh/kg。
最新進展顯示，孚能科技鈉離子電池產(chǎn)品已處于集中送樣階段，產(chǎn)品性能優(yōu)異、成本優(yōu)勢明顯，目前已滿足A0級車需求。
2022年12月，孚能科技與江鈴集團新能源達成就EV3車型開展鈉離子電池前期適配性預(yù)研工作的合作，按照計劃，該應(yīng)用鈉離子產(chǎn)品車型將在2023年上市銷售。這標(biāo)志著孚能科技鈉電池系統(tǒng)基本性能達到車用標(biāo)準(zhǔn)并獲得客戶初步認(rèn)可，2023年孚能科技將進入到性能指標(biāo)量化及產(chǎn)業(yè)化準(zhǔn)備階段。
客觀來看，孚能科技SPS可以滿足下游客戶多元化定制需求，憑借不同材料體系產(chǎn)品，不再局限于高端車型。這也意味著，在高鎳富錳、鈉電池、固態(tài)電池等技術(shù)路線的支撐下，孚能科技與終端客戶的適配性會進一步加強。
寫在最后
作為三元軟包電池龍頭企業(yè)，孚能科技已經(jīng)連續(xù)6年出貨量位居國內(nèi)第一，這與其電池技術(shù)不斷創(chuàng)新、戰(zhàn)略客戶不斷拓展密不可分。其SPS超級軟包解決方案發(fā)布后更是獲得眾多主機廠的青睞，成為其攻城掠地的又一秘籍。
目前，新能源市場仍處在持續(xù)爆發(fā)階段，動力電池競爭格局并未完全確定，以孚能科技等為代表的技術(shù)型企業(yè)仍有賽跑的時間，而憑借新一代SPS技術(shù)，孚能科技將乘風(fēng)破浪，直取腹地。
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