蜂巢能源的锂离子电池研发中心

来源:电池动态     发布时间:2022-08-22     点击数:    

  蜂巢能源作为知名的锂离子电池厂商,它们的研发实力毋庸置疑,SES Power也有将蜂巢能源的电芯应用在我们的产品上,比如全智能化的铅酸替代产品(12V100Ah、12V200Ah)、大电流(2000A)启动锂电池、UPS高压锂电池系统(最高860V)、3Kw~20Kw离网、并网、孤岛锂电池储能系统、基站通讯备用电池系统(标准19英寸)、光伏太阳能+锂电池储能系统等等。现在让我们为你展示蜂巢能源位于无锡的全固态实验室、试验中心和安全实验室。

  电芯是电动车动力电池的“心脏”,电芯优劣决定了整个动力电池系统的安全性、性能、能量、充电能力和使用寿命。一个优秀的电池企业最重要的能力就是开发电芯。对于一台车来说,动力电池组80%的成本来源于电芯(目前可能是85%以上),而80%的电芯成本用于电芯材料。

  一个电池企业的核心竞争力是不断开发和优化自己的产品。我们首先来看看蜂巢能源创新中心的研发和试验能力。

  A:电池研发中心和测试中心的作用

  对于一个电芯企业来说,前端的研发中心不是仅仅需要对电芯样品进行测试,而是在研发过程中需要具备材料研发、技术实验以及小规模试制样品能力,并将电芯原型样品逐步稳定下来并最终确定性能。

  研发中心制造出来的电池原型和试验,是电池工程师和开发部门分析和理解电池的创造过程,它是有利于不同领域专家提升研发效率的关键。

  电芯研发中心涵盖了电芯原材料的研发部门、电芯结构设计、电芯样品生产线以及对电芯进行测试的实验室。

  电池原材料配比的研发工作至关重要:从正极材料的混料、喷涂、烘干、压紧、切割,到电芯正负极、隔膜的卷绕、堆叠,最后到外壳的安装、电解液注入等全部生产环节均可小批量进行。

  

蜂巢能源的锂离子电池研发中心(图1)


  (蜂巢能源的试验产线)

  蜂巢的电池产品研发过程中的验证测试,主要包括正负极材料、电解液、电池原材料的物理化学性能、电芯及电池包的电性能、安全性能。

  电芯体系实验室主要针对电解液等前沿材料展开研发,具备正负极材料匀浆涂布、电解液配制、理化性能测试、氧化电位等电化学测试等试验能力。以经典的短刀L600电池为例,根据电芯体系实验室的试验分析,电芯的配方中选择了低粘度溶剂,可以在低温环境中提高流动性和电导率,从而改善长电芯的低温充电能力,有效解决冬天续航里程骤降的问题。电解液还特意增加了功能添加剂,在电池首次充电的时候,能够在负极发生聚合反应,形成一层耐高温的膜,避免负极和电解液发生有害反应,能改善高温环境下的安全性并提升循环寿命。耐高温和绝缘性优异的陶瓷隔膜的使用,则有助于在针刺时提升电芯的可靠性。

  B:设备非常重要:

  蜂巢在设备这块主要包含这么几个部分。

  理化分析实验室

  理化分析实验室的40余台大型高精尖设备,拥有多达131项的系统化测试能力,完整覆盖材料开发、电池体系开发、电池机理及安全分析的所有测试需求。

  这个实验室主要承担材料开发、电池体系开发、电池机理及安全分析的测试需求。实验室采用“同步热分析仪-气相色谱-质谱联用仪”来对材料释氧进行精确分析,优化电芯的热稳定性。

  电池内部的工艺控制及失效分析,则由工业CT来完成,通过X射线观察电池内部的结构和缺陷,如对齐度、褶皱等,监测精度达到纳米级,从而实现对于电池失效机理和制造工艺控制的深入研究。

  

蜂巢能源的锂离子电池研发中心(图2)


  (电性能环境控制设备)

  电性能实验室

  它主要承担电池样品电性能的验证工作,如电池的容量、能量、不同荷电量下的开路电压和脉冲充放电能力,长期循环寿命、存储寿命、自放电等电性能,以判断设计的电池是否达到设计要求。

  为了保证测试的准确性,蜂巢能源的电芯性能测试模拟实际使用条件,用金属夹板模拟电芯在模块或电池包内的受力情况,并且监测充放电过程中压力变化,集成了温度、电压、压力数据采集。此外还有三电极测试,用辅助电压通道监测正、负极对金属锂的电压,寻找电池极限使用条件,避免析出金属锂,保证电池使用安全。

  

蜂巢能源的锂离子电池研发中心(图3)


  (蜂巢能源的电池包性能测试设备)

  电池安全实验室占地5000㎡,设备30余套,可以进行电池单体、模块、BMS和电池包/系统的机械、环境和电气的可靠性与滥用测试。

  安全性测试的目的在于验证动力电池系统在滥用情况下的安全性,最重要的目的在于验证动力电池系统保护能力以及在发生危险情况下对乘员的保护能力。这

  蜂巢能源在自身内部构建完整的测试能力,目的是能够快速验证电池的各方面安全特性。

  

蜂巢能源的锂离子电池研发中心(图4)


  (针刺实验的概况)

  

蜂巢能源的锂离子电池研发中心(图5)


  蜂巢能源在无锡的研发总部是一个综合的动力电池研发中心,它包含了固态电池等多个技术路线,建成了多条研发试制线、BMS试验室、性能实验室、安全试验室,最终能够为不同的客户提供研发样品、技术服务及整体解决方案,确实是很先进。


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