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要拿下新能源车新高地,三星SDI动力电池有何本事

2014年,三星SDI对外公布的技术路线显示,到2016年为止,其NCM电池的比能量目标为130Wh/kg,2019年左右,比能量目标为250Wh/kg的动力电池。到2020年之后,希望通过锂/空气等

三星SDI的单体锂离子电池产品系列比较完全(图1),规范产品包含高能量的BEV(纯电动)60Ah、94Ah电池, PHEV(插电式混合电动车)26Ah、37Ah电池(26Ah会逐步被37Ah替代),HEV(混合电动车)5.2Ah、5.9Ah电池,以及与超级电容器结合使用于低压系统(LVS,low voltage system)的高功率电池(4.0Ah、11Ah)。

图1 三星SDI的方形单体电池产品

宝马i3纯电动轿车运用的是三星SDI的方形电池,三星SDI最早在BMW i3上运用的是60Ah单体电池,其结构如图2所示。图2上方为爆破图,能够比较清楚的看到其电池内部结构规划,这儿看几个规划要素:

内部选用4个卷芯(jelly roll),卷绕方法。这种多卷芯的规划方法现在在动力电池上现已比较常见了。

针刺安全保护装置(NSD,Nail Safety Device)。这是在卷芯的最外面加上了金属层,例如铜薄片(图2电池拆解图,能够看到外侧有一大片铜箔)。当针刺发生时,在针刺方位发生的部分大电流经过大面积的铜薄片敏捷把单位面积的电流下降,这样能够避免针刺方位部分过热,缓减电池热失控发生。

过充安全保护装置(OSD,Overcharge Safety Device),现在这个安全规划在许多电池上都能看到。一般是一个金属薄片,合作fuse运用,fuse能够规划到正极集流体上(current collector),过充时电池内部发生的压力使得OSD触发内部短路,发生瞬间大电流,然后使Fuse熔断,然后堵截电池内部电流回路。

图2 三星SDI 60Ah电池结构图

2016年宝马宣告将在2017版的i3上运用94Ah的电池。从揭露的信息能够看到(表1),从60Ah到94Ah,容量添加将近57%,单体电池的质量、体积几乎没有改变。电池系统的体积结构也几乎没有看到明显改变。电池系统可用能量添加了~45%,续驶路程添加了~41%(EPA测算法,NEDC测算法是~64%)(图3)

表1 60Ah和94Ah电池的主要参数比照

图3 60Ah和94Ah版别的BMW i3参数比照

2014年,三星SDI对外发布的技能道路显现,到2016年停止,其NCM电池的比能量方针为130Wh/kg,2019年左右,比能量方针为250Wh/kg的动力电池。到2020年之后,期望经过锂/空气等新式电池系统到达300Wh/kg的方针。现在看来,最初设定的2016年NCM电池130Wh/kg的方针是比较保存的,电池职业在最近两年的技能进步速度是比较快的。实际上,三星在2016年现已算是有了250Wh/kg的电池产品了(假如不考虑其他功能,仅仅看比能量方针的话)。

2016年,在日本东京举办的第七届世界电池展会上,三星SDI宣告方案在2020年开宣布能够支撑一次充电行进600km的锂离子电池,该方案是根据在2016年现已开宣布能够支撑300km续驶路程的基础上的。三星SDI运用的是NCM正极资料和石墨负极资料,以为能够经过操控正极资料的颗粒尺度和改善石墨的结晶度,在2018年开宣布支撑500km续驶路程的电池技能。此外,进一步进步NCM中的镍含量,或许选用NCA正极资料,负极选用石墨/硅资料,有望在2020年完成600km的续驶路程。三星SDI 所挑选的这个资料系统根本与完成300Wh/kg的技能道路保持一致(参照:动力电池要求来了,300Wh/kg比能量方针怎么完成)。这样看来,三星原技能道路中的300Wh/kg在锂离子电池系统下就有望完成了。在电池尺度上,三星SDI仍是持续选用VDA的规范。

图4 2014年三星SDI发布的技能道路

三星SDI的轿车和储能商场/产品方案副总Zin Park以为,到2023-2025年,根据液态锂离子电池的技能将到达瓶颈,接下来三星将侧重开发全固态电池、锂金属电池和锂空气电池。实际上,在2015年,三星SDI的全固态电池试制样品现已能够到达300Wh/kg(选用硫化物类的固态电解质)。至于锂金属电池、锂空气电池,Zin Park以为现在仅仅做开发,真实使用可能要10年之后了,那时候有望完成900Wh/kg和一次充电行进700km。

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