为缓解里程焦虑，电动汽车装电量及续航里程呈现逐年增长趋势。在高装电量的同时，为减少车辆总重量，高比能（高体积能量密度及高重量能量密度）电芯成为主流主机厂开发高端车型的首选。
但高比能电芯“高镍加硅”的材料设计路径，在电池循环寿命、膨胀、安全三方面带来严峻挑战。
11月14-16日，2022高工锂电年会在深圳前海华侨城JW万豪酒店重磅启幕，此次年会主题为“千军万马新动力 中国引领全世界”。
(资料图片)
动力电池专场一上，欣旺达电动汽车电池中央研究院梁世硕博士发表了“高比能动力电芯的挑战和开发策略”的主题演讲。
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高比能电芯的痛点与挑战
梁世硕博士从高镍正极、硅基负极、硅体系电解液三方面分析了高比能电芯在材料体系上面临的痛点。
高镍环境中，电芯结构稳定性下降，更易发生不可逆相转变，伴随晶格失氧，导致循环和安全性能恶化。而且高镍失氧温度更低，失氧量更大，叠加高镍充放电过程中的颗粒破碎，导致循环和产气恶化进一步加剧。
硅基负极材料也存在着较为明显的挑战，主要有以下两方面：其一是硅颗粒在脱嵌锂时伴随着体积膨胀和收缩而导致颗粒粉化、脱落，造成结构坍塌，最终导致电极活性物质与集流体脱离；其二是硅颗粒表面固体电解质层(SEI)的持续生长对电解液以及来自正极的锂源的不可逆消耗，加快容量衰减。
目前硅基体系电解液大多采用高含量的FEC来稳定硅碳负极的SEI，但高含量的FEC容易被高镍正极或高电压正极所催化分解，从而劣化电池的高温存储性能和高温循环性能，与高比能电芯原本希望实现的快充性能相斥。
欣旺达的高比能电芯开发策略
梁世硕博士分享到，欣旺达提出了针对性的开发策略，逐一解决以上痛点。
对于高镍材料开发，欣旺达研发团队自主开发了机器学习力场势函数，实现材料准确计算。针对高镍体系，计算了29种掺杂元素对三元材料本征性能影响，综合Li/Ni交换能、TM-O键能、氧平均净电荷、氧空位形成能、c参数变化率等5个维度计算结果，优选了可以提升材料循环寿命和安全性能的最优掺杂元素。
同时，欣旺达还通过体相均匀掺杂工艺和晶面取向调控，有效缓解了颗粒破碎，改善循环和产气。
氧化硅材料开发上，欣旺达通过仿真计算，调控氧含量，使材料体积膨胀降低一半；并通过调控硅酸盐相、均质掺杂技术，大大提升快充性能。
电解液开发策略上，欣旺达使用硅负极成膜添加剂、除酸添加剂、耐氧化溶剂、新型成膜添加剂等，成功解决SEI膜、HF腐蚀、改善产气、耐压性、相容性等问题。
以上述开发策略为基石，欣旺达推出的300Wh/kg电芯产品，具备长寿命、低循环膨胀率、高安全可靠性、模组无热扩散等优势。
以三亚市的实际运行工况为例，该高比能电芯服务寿命8年且16万公里质保寿命SOH_均值为：82.33%，满足80%的需求；满电膨胀率及满电膨胀力值均显著低于整机厂客户要求，实现低循环膨胀率；在60 ℃ 环境下安全通过外短路和过充测试。
全球化步伐进一步加速
面对用户焦虑和产品痛点，欣旺达针对电动汽车的细分使用场景需求，完成超级快充，长续航，长寿命和经济型动力电池的产品布局，全面覆盖乘用车使用场景。
截至目前，欣旺达已进入包括雷诺、日产、易捷特、吉利、东风、广汽、上汽通用五菱、上汽集团、小鹏汽车、大众汽车等主机厂的供应体系。其产品成熟度和稳定性进一步得到市场批量应用验证。
据GGII数据，欣旺达位列2022年前三季度全球动力电池装机量前十，且增速亮眼。
全球化布局方面，梁世硕博士表示，欣旺达被评为全球动力电池TIER 1生产商［有资格供应超过1家跨国OEM/EV生厂商（海外市场），且年累积产能＞5GWh］，是全球获此认证的9家企业之一。
11月6日，欣旺达宣布拿到德国大众HEV项目电池包系统定点。欣旺达将作为德国大众的量产供应商，为德国大众HEV项目供应动力电池包系统。
11月14日，欣旺达GDR正式在瑞士证券交易所上市交易，成为登陆瑞士交易所的第七家中国企业，及第五家锂电行业企业。发行GDR将帮助欣旺达进一步拓宽海外。
