走進(jìn)蜂巢創(chuàng)新中心 直擊短刀針刺

8月5日，媒體一行走進(jìn)蜂巢能源無(wú)錫全球鋰電創(chuàng)新中心，參觀了蜂巢能源全固態(tài)實(shí)驗(yàn)室、試驗(yàn)中心和安全實(shí)驗(yàn)室，了解蜂巢能源電池品類(lèi)創(chuàng)新、高品質(zhì)背后的研發(fā)實(shí)力，和研發(fā)人員一起探討面向未來(lái)鋰電產(chǎn)業(yè)相關(guān)的前沿技術(shù)和產(chǎn)品創(chuàng)新。

三重考驗(yàn) 十大“酷刑”鍛造安全高品質(zhì)短刀電池

據(jù)技術(shù)中心無(wú)錫試驗(yàn)部高級(jí)總監(jiān)李輝博士介紹，試驗(yàn)中心主要負(fù)責(zé)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中的驗(yàn)證測(cè)試，擁有全流程的試驗(yàn)?zāi)芰Γǜ鞣N大型高精尖設(shè)備，規(guī)模位于動(dòng)力電池驗(yàn)證類(lèi)實(shí)驗(yàn)室的前列。以短刀電池為例，從研發(fā)到量產(chǎn)，中間需要經(jīng)歷一系列復(fù)雜嚴(yán)苛的測(cè)試驗(yàn)證，涉及正負(fù)極材料、電解液的研發(fā)，樣品試制，電池原材料的物理化學(xué)性能、電芯及電池包的電性能測(cè)試、安全性能驗(yàn)證三重關(guān)鍵驗(yàn)證測(cè)試環(huán)節(jié)的考驗(yàn)。

第一重：黑科技前沿材料確保短刀電池性能與安全

媒體一行率先走進(jìn)技術(shù)中心電芯體系實(shí)驗(yàn)室，該實(shí)驗(yàn)室主要針對(duì)電解液等前沿材料展開(kāi)研發(fā)。據(jù)實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人介紹，目前實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)具備正負(fù)極材料勻漿涂布；電解液配置、理化性能測(cè)試、氧化電位等電化學(xué)測(cè)試；樣品封裝測(cè)試等各項(xiàng)試驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>

在研發(fā)短刀L600電解液時(shí)，研發(fā)人員經(jīng)過(guò)反復(fù)分析測(cè)試，最終采用低粘度溶劑，以此來(lái)提高電解液在零下低溫環(huán)境中的流動(dòng)性和電導(dǎo)率，從而改善長(zhǎng)電芯的低溫充電能力，有效解決冬天續(xù)航里程驟降的問(wèn)題。同時(shí)電解液還特意增加了功能添加劑，在電池首次充電的時(shí)候，能夠在負(fù)極發(fā)生聚合反應(yīng)，形成一層堅(jiān)固的保護(hù)膜。該保護(hù)膜在高溫下維持穩(wěn)定不分解，使負(fù)極和電解液不發(fā)生有害反應(yīng)，能夠明顯改善高溫環(huán)境下使用安全，大大提升循環(huán)壽命。此外，短刀電池還采用了耐高溫和絕緣性?xún)?yōu)異的陶瓷隔膜，電池充滿(mǎn)電針刺的情況下，最終不起火不冒煙，順利通過(guò)行業(yè)最嚴(yán)苛的測(cè)試。

第二重：高精尖設(shè)備為短刀電池量身定制全方位體檢方案

隨后媒體一行參觀了無(wú)錫試驗(yàn)中心理化和電性能實(shí)驗(yàn)室。李輝介紹，理化分析實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有40余臺(tái)大型高精尖設(shè)備，擁有多達(dá)131項(xiàng)的系統(tǒng)化測(cè)試能力，完整覆蓋材料開(kāi)發(fā)、電池體系開(kāi)發(fā)、電池機(jī)理及安全分析的所有測(cè)試需求。

其中，釋氧溫度的高低和釋氧量決定了材料高溫?zé)岱€(wěn)定性和安全性能。為了測(cè)試材料的釋氧溫度，蜂巢能源采用“同步熱分析儀－氣相色譜－質(zhì)譜聯(lián)用儀”來(lái)對(duì)材料釋氧進(jìn)行精確分析。電池內(nèi)部的工藝控制及失效分析是電池研發(fā)的核心環(huán)節(jié)，為了能深入了解短刀電池的內(nèi)部機(jī)理，蜂巢能源用工業(yè)CT對(duì)短刀電池做“體檢”，通過(guò)X射線觀察電池內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和缺陷，如對(duì)齊度、褶皺等，監(jiān)測(cè)精度達(dá)到納米級(jí)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)于電池失效機(jī)理和制造工藝控制的深入研究。

來(lái)到電芯測(cè)試區(qū)，李輝介紹說(shuō)，通過(guò)材料驗(yàn)證環(huán)節(jié)后，材料才可制作成電池樣品，接著就要驗(yàn)證電池的電性能。電性能實(shí)驗(yàn)室就主要承擔(dān)此項(xiàng)工作，如電池的容量、能量、不同荷電量下的開(kāi)路電壓和脈沖充放電能力，長(zhǎng)期循環(huán)壽命、存儲(chǔ)壽命、自放電等電性能，判斷設(shè)計(jì)的電池是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。無(wú)錫研發(fā)中心整個(gè)電芯測(cè)試區(qū)域有1．26萬(wàn)個(gè)測(cè)試通道。

李輝表示，為了保證測(cè)試的準(zhǔn)確性，蜂巢能源的電芯性能測(cè)試模擬實(shí)際使用條件，用金屬夾板模擬電芯在模塊或電池包內(nèi)的受力情況，并且監(jiān)測(cè)充放電過(guò)程中壓力變化，集成了溫度、電壓、壓力數(shù)據(jù)采集。此外還有三電極測(cè)試，用輔助電壓通道監(jiān)測(cè)正、負(fù)極對(duì)金屬鋰的電壓，尋找電池極限使用條件，避免析出金屬鋰，保證電池使用安全。

此外，蜂巢能源還聯(lián)手華為、清華大學(xué)等進(jìn)行戰(zhàn)略合作，研發(fā)推出先進(jìn)的電池應(yīng)用監(jiān)測(cè)系統(tǒng)——蜂云平臺(tái)，設(shè)置電池系統(tǒng)在線監(jiān)控平臺(tái)，一方面，平臺(tái)可對(duì)應(yīng)用蜂巢能源電池系統(tǒng)的車(chē)輛實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，相應(yīng)的數(shù)據(jù)可用來(lái)開(kāi)展后續(xù)的電池性能分析。截至2022年7月底已經(jīng)接入監(jiān)測(cè)車(chē)輛超過(guò)37萬(wàn)臺(tái)，累計(jì)監(jiān)測(cè)分析數(shù)據(jù)信息突破592億條；另一方面，蜂云平臺(tái)通過(guò)內(nèi)短路預(yù)警、析鋰預(yù)警、絕緣預(yù)警等算法模型，使用大量數(shù)據(jù)在云端進(jìn)行AI模型訓(xùn)練并自動(dòng)進(jìn)行算法優(yōu)化和升級(jí)，精準(zhǔn)識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)電池，輕微內(nèi)短路可提前兩個(gè)月預(yù)警，嚴(yán)重內(nèi)短路可在熱失控前數(shù)小時(shí)預(yù)警，最大程度保障電動(dòng)車(chē)應(yīng)用安全。

第三重：十大“酷刑”強(qiáng)化短刀電池安全性

在完成了理化性能測(cè)試和電性能測(cè)試之后，短刀電池要真正走向量產(chǎn)，還要經(jīng)歷堪稱(chēng)“十大酷刑”的電池安全測(cè)試。

振動(dòng)測(cè)試

李輝介紹，安全性測(cè)試的目的在于驗(yàn)證動(dòng)力電池系統(tǒng)在濫用情況下的安全性，最重要的目的在于驗(yàn)證動(dòng)力電池系統(tǒng)保護(hù)自身的能力以及在發(fā)生危險(xiǎn)情況下對(duì)乘員的保護(hù)能力。安全測(cè)試主要包括機(jī)械、環(huán)境和電氣的可靠性和濫用等內(nèi)容。

蜂巢能源建立了一個(gè)完整的電池安全實(shí)驗(yàn)室，占地5000平方米，現(xiàn)有設(shè)備30余套，可以進(jìn)行電池單體、模塊、BMS和電池包／系統(tǒng)的機(jī)械、環(huán)境和電氣的可靠性性與濫用測(cè)試。

海水浸泡實(shí)驗(yàn)

“高溫、低溫、高溫高濕、溫度驟變、鹽霧、水浸、振動(dòng)、機(jī)械沖擊、擠壓、針刺……”短刀電池要完整經(jīng)歷上述各項(xiàng)“酷刑”，才能最終滿(mǎn)足量產(chǎn)的條件。

針刺實(shí)驗(yàn)

針刺實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

這其中，針刺對(duì)于動(dòng)力電池的難度最大。探訪現(xiàn)場(chǎng)，媒體一行現(xiàn)場(chǎng)觀看了短刀電池的針刺實(shí)驗(yàn)，在滿(mǎn)電測(cè)試中，短刀電池不起火，不冒煙，針刺點(diǎn)溫度低于35攝氏度。據(jù)李輝介紹，蜂巢能源L600短刀電池已通過(guò)系統(tǒng)化的安全性能測(cè)試，總體性能表現(xiàn)明顯優(yōu)于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，尤其是順利通過(guò)了針刺試驗(yàn)，充分顯示出短刀電池的高安全品質(zhì)。

多維創(chuàng)新前瞻布局構(gòu)建行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力

在下一代電池的開(kāi)發(fā)上，蜂巢能源同樣先行一步，設(shè)立了多個(gè)前沿技術(shù)實(shí)驗(yàn)室。全固態(tài)電池方面，蜂巢能源全固態(tài)電池實(shí)驗(yàn)室在國(guó)內(nèi)率先完成20Ah級(jí)硫系全固態(tài)原型電芯的研發(fā)。該系列電芯能量密度≥350Wh／kg，順利通過(guò)針刺、200攝氏度熱箱等嚴(yán)苛實(shí)驗(yàn)。目前全固態(tài)實(shí)驗(yàn)室已具備固態(tài)電解質(zhì)材料的公斤級(jí)自主合成，固態(tài)電解質(zhì)膜連續(xù)化制備，全固態(tài)軟包電芯組裝以及新設(shè)備開(kāi)發(fā)等自主研發(fā)能力，獲得了經(jīng)驗(yàn)積累的同時(shí)并針對(duì)性的展開(kāi)專(zhuān)利布局，已申請(qǐng)109項(xiàng)專(zhuān)利，其中發(fā)明專(zhuān)利93項(xiàng)。

作為一家以創(chuàng)新為基因的能源互聯(lián)高科技企業(yè)，蜂巢能源始終秉承“因創(chuàng)新而前進(jìn)”的企業(yè)精神，以創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展，注重技術(shù)研發(fā)和知識(shí)產(chǎn)權(quán)體系構(gòu)建，持續(xù)強(qiáng)化自身競(jìng)爭(zhēng)力。