经过十多年的发展,中国动力电池领域格局已经逐渐清晰,头部企业已经占据了绝大多数市场份额。对于后来者,“破局”难度之大可想而知。但如果有着高起点,并能洞察市场、技术和产业的痛点和短板,就是另外一番景象。
近日,正力新能在江苏常熟举办“25GWh软件定义电芯工厂投产仪式暨新技术发布会”,首次对外公布了公司「3·2·1」研发战略,并发布了基于上述研发战略,面向三维交通体系的多款拳头产品。
成立于2019年的正力新能,在中国动力电池市场的已经不俗。动力电池应用分会数据显示,今年1-4月,正力新能在中国市场动力电池装机量排名第12位。其中,在国内三元动力电池装机量中排名第11位,而在磷酸铁锂电池装机量中位列第9位。
据电池中国了解,尽管相对目前TOP10电池企业,正力新能是个新势力,后来者。但其核心管理层都有着资深的汽车领域经验,并在全球汽车市场有着丰富的运维能力,且正力新能的股东有中金资本、五矿集团,耀华工业村、上汽集团、海松资本、兴银投资、厦门国贸等大拿。这对其在汽车产业、新能源产业上游、资本领域形成了多维度的赋能支撑。
正力新能作为中国电池企业新生力量异军突起,一方面与其强大的管理团队和庞大的“后援阵容”有关;另一方面与其深厚的技术实力,尤其是作为新势力,可以站在前人肩膀,深刻洞察电池产业、技术、产品、制造趋势和痛点密切相关。
在其公布的「3·2·1」研发战略,以及由其衍生的诸多前沿重磅产品,也得以让大众了解这家“新势力”为何可以做到不鸣则已,一鸣惊人。
填补空白和补短板,「3·2·1」研发战略的生态逻辑
当前,动力、储能电池产品逐渐成熟,但仍然存在不小短板。
材料层面,磷酸铁锂和三元材料已经成为电池材料的主流,并不断迭代向前发展。然而,这两种材料也并非没有痛点,磷酸铁锂能来密度低,三元材料安全性和成本痛点突出,这些都掣肘对电动汽车、储能产业发展。同时,锂资源的有限性,也影响着新能源产业长远发展。
电池形态上,方形、软包和圆柱多元发展。但大圆柱、长薄大方形、大软包电池仍然存在工艺、效率、良率痛点。
电池系统层面,为满足整车高性能、低成本和高安全设计,电池系统正朝着CTP、CTB和CTC的方向迭代。但目前主流电池系统高集成后,单颗电芯不可更换,维护成本高。
往往挑战的另一面即是机遇。
正力新能总裁陈继程表示,填补空白、补齐短板、解决痛点是正力新能技术研发、产品设计的第一性原则,公司一直在思考不同场景下应用的实际需求,坚持用扎实均衡、全面发展的技术战略,建立覆盖全场景的产品战略体系,目标是用“一颗芯”,串联起陆海空全场景的零碳征程。
正力新能团队通过对陆海空各应用场景需求,以及各种电池材料体系本征特性分析,结合研发、制造、应用等多个维度实践,最终勾勒出「3·2·1」研发战略。
在正力新能「3·2·1」研发图谱里,3代表着三类电池化学材料,2代表着两种电芯形态,1代表着一款可更“芯”的电池系统。由内向外,由底层向上不断延伸拓展,从材料体系研发创新,到工艺设计变革;从结构创新,到技术多维突破,正力新能有着一套严谨的电池生态体系研发逻辑。
3:为何是这三类电池化学材料?
历经多年市场检验,磷酸铁锂和三元已经成为主流的电池材料。如前所述,磷酸铁锂和三元也并非已经“完美”,还有进一步挖掘的潜力。据於洪将介绍,正力新能在现有材料基础上,开发了超高镍多元材料、复合型磷酸盐材料和新型碱金属离子材料。
第一类:超高镍多元材料,镍含量高达92%~98%。
相较于磷酸铁锂,三元材料能量密度更高、低温性能更好、快充性能更优,但是因其含钴、镍等高价金属元素,成本较高。
在中高端电动汽车、电动载人飞行器等对动力电池性能需求较高的应用领域,超高镍多元材料是“最优解”。
截至目前,正力新能已经开发出能量密度320Wh/kg,具备高能量密度、高倍率、高安全和快充的超高镍多元材料电池,满足电动载人飞行器市场需求。同时,基于超高镍多元材料,正力新能开发的正力·乾坤电池,系统能量密度高达260Wh/kg,可满足中高端车型长续航、高安全等需求。
据知情人士介绍,除了自研自产,正力新能超高镍多元材料已经配套国际头部车企,供其进行高性能电池研发制造。
正力新能超高镍多元材料搭配电解液可以为液态,也可以为固态,这意味着公司已经布局固态电池技术。
第二类:复合型磷酸盐材料。基础材料为磷酸盐体系,可掺杂镍、钴、锰、钛等元素。
今年前4个月,磷酸铁锂电池在中国市场装机占比接近7成,磷酸铁锂以其经济性、安全性、循环性能好等优势,成为主流。但其能量密度短板也非常明显。
据悉,正力新能复合型磷酸盐材料能量密度高于磷酸铁锂,成本低于三元。搭载复合型磷酸盐材料电池车型,续航可以覆盖500km~700km,是一款兼顾能量密度和成本的材料,既可以作为磷酸铁锂和三元的有效补充,也可以替代磷酸铁锂和三元,在相关市场成为新的主流材料。
第三类:新型碱金属离子材料,包含了钠离子、钾离子等材料;
据於洪将介绍,此类材料资源储量丰富,制程工艺与现有锂离子电池存在较多相似,成本远低于磷酸铁锂和三元,是下一代低成本方案的最佳选择。
现阶段,正力新能已经完成钠离子电池布局,第一代功率型产品可满足3C充电、循环寿命高达3000次。
正力新能第一批高功率钠离子电池已在海外装车测试,电芯在20C倍率下容量保持率高达94%,-20℃低温下具备92%的容量保持率。
正力新能这三类材料的战略布局,已经可以覆盖未来不同细分市场的需求。
2:主打方形和圆柱两种电池形态
在电芯形态方面,正力新能将主要聚焦方形、圆柱两种形态。
从国内市场来看,方形电池市场份额占比已经接近90%,正力新能现有产能也以方形电池为主,并且持续进行方形电池迭代。
大圆柱电池具备极致性能、极致效率、极致安全、极致降本等特性,被认为是中高端车型的优选解决方案。
正力新能已战略布局了圆柱电芯,不仅有46标准系列的圆柱,更有直径高达66mm的超大圆柱。应用上,不仅在中高端电动汽车领域使用,未来还将覆盖储能多个应用场景。
1:一款可更“芯”电池系统——正力·乾坤电池
为满足整车高性能需求,业界都在开发高集成的电池系统。值得注意的是,目前主流电池系统在高集成后,单颗电芯不可拆卸、售后维修成本非常高,甚至不具备维修性,只能换电池包。
正力新能团队从微创手术和组织修复汲取灵感,在业内首创极柱榫卯卡接技术,采用无结构胶设计,可实现全生命周期单颗电芯简易“更换”,开辟了电池系统高集成+便捷维护的新路径。
除了极柱榫卯卡接技术,正力·乾坤电池还包含公司自主研发的极柱冷却、热电分离、高度集成等多项原创技术。
高能量密度:正力·乾坤电池将箱体与下冷板集成,上盖与上冷板集成,实现空间功能共用。得益于极高的集成效率,正力·乾坤电池系统能量密度高达260Wh/kg,处于目前行业领先水平。
极柱散热技术:正力·乾坤电池首创的极柱散热技术和双重液冷技术,冷却效率提升58%,强悍的冷却能力,使得系统可以满足6C快充的能力,为7分钟超级快充保驾护航。
热电分离技术:正力·乾坤电池极柱与防爆阀进行了异侧设计,实现了热电分离,从而保证电池系统的高安全性。
榫卯卡接技术:单颗电芯可更换,且更安全、更可靠。全生命周期维护成本低。
值得一提的是,正力·乾坤电池系统,不仅可以应用在动力电池市场,比如新能源汽车、电动船舶、电动载人飞行器,也可以应用在工业储能、商业储能和家庭储能等储能市场。
由内部的化学材料到电芯形态,再到电池系统,最终应用到动力电池和储能电池的不同细分市场,正力新能的目标是覆盖陆海空全场景的应用需求。基于「3·2·1」研发战略支撑,正力新能重磅推出了正力·航空电池、正力·乾坤电池、正力·储能电池和正力·钠离子电池等四大系列,满足不同应用领域的产品解决方案。
对于正力新能「3·2·1」研发战略、产品和软件定义电芯工厂的亮相,正力新能董事长曹芳谈道,新工厂、新技术、新产品,是公司实现产品与技术跨越发展的一个新起点,也将开启正力新能在全新使命驱动下的品牌新篇章。在国家“碳达峰、碳中和”战略目标稳步推进的大背景下,在全球新能源产业蓬勃发展的大潮中,正力新能将立足新能源赛道,遵循追求极致、脚踏实地的价值观,为新能源产业不断创新贡献一份力量,为社会发展创造更大价值。