宁德时代首席科学家吴凯在世界动力电池大会上表示,公司 M3P 电池已经量产,明年将推向市场运用。M3P 电池是宁德时代基于新型材料体系研发的电池,其能量密度高于磷酸铁锂,成本优于三元电池。
吴凯表示,宁德时代在研发上,从原材料开始,一直到设备、工艺、电芯制成、模组集成系统一直到利用、回收拆解整个闭环全产业链都做了研发布局。宁德时代在研发投入方面下大力气,去年有70多亿的研发投入,拥有过万名研发人员,拥有专利过万件。
大家都知道,对电池来说,动力电池的核心是里面的电化学电池材料,我们做了闭环的数字化研发平台,在钠离子电池、M3P电池、无钴电池等都做了布局,我重点给大家汇报一下宁德时代在短期马上要落地有哪些新东西。
电化学电热材料毫无疑问是动力电池的核心,但是肯定不是唯一的,在技术上还有一块重要核心是新结构的应用,同样一个电芯,电池包的不同设计也可以达到不同的效果。大家知道,宁德时代今年发布了一款新的结构设计叫麒麟电池,这就是在同样的电芯、同样的化学体系情况下,我们让电池包解决刚才讲的几个痛点上,无论是低温性能、续航里程、安全性,比如说如何防治热扩散等这些方面,我们都做了很多工作。下面我结合我们在新结构应用比如麒麟电池,还有新的化学体系近期怎么样落地,给大家做一下汇报。
汇报围绕的主题是续航里程,我们的终端客户对续航里程有很多需求,大家提出很多的需求,高端的乘用车上,是多个客户有1000公里需求。终端的性能型的,700公里左右是典型的需求。里程短的经济型的300、500公里,包括短的100公里的,这些都是有很大的需求。面对这些需求,我们现有的电芯解决方案主要是两类,一类是三元,有中镍的,也有高镍的,也有磷酸铁锂的,这能大致解决需求。但是前面的王瑀董事长提到了,如果不考虑成本,续航里程也可以考虑,那可能就是天价,但是,我们必须要结合成本考虑,我们对此做了创新思考。
1000公里以上的车,按照原来的要求,高镍三元加一点中硅到低硅的,因为高硅的成本更高,我们就在尝试降低成本,我们用了麒麟电池的结构,原来是高硅加上高镍三元做1000公里的,但是我们高镍三元加上低硅,可以很容易做到1000公里续航,可以同时满足低温和高性能。
700公里左右的性能型的车,之前做中镍、低镍的三元,但是,这个设计相对来说成本更高一些,特别是今年以来,各种原材料涨价,不但是锂涨价,镍和钴也在涨价,那有没有更低成本路线达到指标呢?我们这几年新开发一个材料叫M3P,结合麒麟电池,完全可以达到这个指标。
在里程低的经济型车的方案,现在我们结合麒麟电池结构可以做到一个新的材料体系钠离子,钠离子不是第一天存在,但是在车这个体系上一直没有得到很好的应用,一方面是体积密度低,另一方面是寿命及其他一些性能解决得不是很好。宁德时代结合麒麟结构,在钠离子方面做了一些工作。我们看到,在里程低的,300-500公里,甚至更低的里程需求,钠离子完全可以满足。因此,在体积许可、重量许可方面,我们优先给客户推介钠离子解决方案。
在传统的实现方式上,我们现在增加了三个不同,1000公里以上的有更优化的解决方案,麒麟+高镍三元和低硅。对于700公里左右实用型车型,我们有更低成本方案,有替代三元的M3P。对里程需求低的经济型的,除了铁锂以外,我们还有更经济型的钠离子电池。
前面介绍了我们在近期的几个方向的解决方案,我下面重点说一下这几个方向是怎么做的。
第一个是M3P。这个行业曾经有很多人开发新材料叫磷酸锰铁锂,但是,这个行业开发很多年了,它仍有一些固有问题解决不了,最典型的是电导率不够,导致到锰的平台时,在车里能用的难度就很大。宁德时代经过一系列的工作,我们有搞计算的研发团队做了长时间很多种计算,因为简单靠想象去试错是试不完的,我们做了大量计算之后找到把材料添加不同元素改性的办法,让原来电导率不够方面得到好的解决,现在我们这个材料已经量产了,明年会陆续把这个产品推向应用。
第二个是钠离子电池。钠离子电池也存在很久了,但是一直有几个问题,一是能量密度过低,现在有人说的比如在110Wh/kg的水平上,我们推算,在车上没有达到140Wh/kg、150Wh/kg的话,很难得到推广。第二个是正极材料,它的正极材料特别怕水,因为它非常容易吸水,重要办法就是要把吸水问题解决,宁德时代经过多年的奋斗,这个问题也得到了好的答案。第三个是负极材料,钠离子负极多数用的是硬碳,硬碳要做好一致性是很不容易的,我们宁德时代这些年在这方面也取得了不错成果。我们现在在努力和克服中,后续会把钠离子电池用到车上面,大家很快会见到。
第三个是结构创新。CTP3.0,名字叫麒麟电池,比目前在市场上的CTP2.0的体积有了不错的提升,麒麟电池对比大家常说的4680的结构体系相比,在体积的利用率大概有百分之十几的优势。
在麒麟电池之后,我们还在做进一步创新,因为麒麟电池还是独立电池包与整车底盘还是分开的,有很多浪费的地方。我们想,能不能设计电动车底盘时就能和电池包联在一起设计,我们在这方面也做了不少的布局。
我们公司已经发布过麒麟电池,刚才也提到了我们在700公里的车上,结合M3P,可以把它做到700公里。但是,电池包与车的底盘还是分离,那我们没有做到一体,能不能把这个空间利用起来?麒麟电池包上盖可以与整车的底板结合在一起,我们这方面电池已经有落地的设计,已经与一些客户进行推动,在体积利用上又多出来10毫米,这是很大一块空间。
除此之外,结构创新进一步优化,如何把电池包和EV底盘集成在一起,可以省掉一些结构,多给电池一些空间,在这方面有很大优势。我们在这方面得到国家层面还有客户层面的很多支持,现在正在按部就班的进行中,希望很快能给大家拿出一个产品。
我最后总结一下,电动化进入到了一个新阶段,但它还面临很多痛点需要去解决,这就需要大家用新技术、新突破、新标准,持续提升客户体验,大家一起努力推动电动化。