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1、目錄 HYPERLINK l _TOC_250013 廣汽深耕新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈,電池技術(shù)突破助力快速發(fā)展 4 HYPERLINK l _TOC_250012 AION LX 和 AION V 已分別搭載新電池路試,量產(chǎn)可期 4 HYPERLINK l _TOC_250011 廣汽埃安電池技術(shù)國(guó)內(nèi)領(lǐng)先布局,競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力厚積薄發(fā) 5 HYPERLINK l _TOC_250010 硅負(fù)極高能量密度電芯技術(shù),同樣空間更長(zhǎng)續(xù)航 6 HYPERLINK l _TOC_250009 石墨稀基超級(jí)快充電池技術(shù)應(yīng)用在即,體驗(yàn)堪比加油 8 HYPERLINK l _TOC_250008 廣汽集團(tuán)技術(shù)創(chuàng)新公司巨灣技研
2、成立,推進(jìn)石墨烯產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用 10 HYPERLINK l _TOC_250007 超級(jí)快充和超長(zhǎng)續(xù)航電池背后的核心技術(shù) 12 HYPERLINK l _TOC_250006 石墨烯導(dǎo)電添加劑材料顯著提高極片的導(dǎo)電性 12 HYPERLINK l _TOC_250005 硅碳負(fù)極材料使能鋰離子電池比容量大幅提升 13 HYPERLINK l _TOC_250004 被市場(chǎng)低估的廣汽埃安,新能源汽車市場(chǎng)的后起之秀 14 HYPERLINK l _TOC_250003 石墨烯基快充電池快充技術(shù),需要配套大功率充電樁 17 HYPERLINK l _TOC_250002 超級(jí)快充技術(shù)需要大功率充電設(shè)施
3、的緊密配合 17 HYPERLINK l _TOC_250001 CHAOJI 傳導(dǎo)充電技術(shù)落地,將激發(fā)更多超充車型發(fā)布 17 HYPERLINK l _TOC_250000 廣汽埃安超級(jí)充電樁布局已低調(diào)啟動(dòng) 22圖表目錄圖表 1:新能源汽車迎來(lái)高速發(fā)展 4圖表 2:純電動(dòng)汽車成本結(jié)構(gòu) 4圖表 3:廣汽埃安在官方微博發(fā)布“全新動(dòng)力電池科技”的預(yù)告 5圖表 4:AION(埃安)LX 車型示意圖 5圖表 5:AION(埃安)V 車型示意圖 5圖表 6:廣汽集團(tuán)及其子公司電池相關(guān)專利布局 6圖表 7:廣汽集團(tuán)及其子公司電池相關(guān)專利布局 7圖表 8:廣汽集團(tuán)硅負(fù)極電芯技術(shù)說明 8圖表 9:方形疊片工藝
4、電芯與傳統(tǒng)卷繞工藝電芯區(qū)別 8圖表 10:三維結(jié)構(gòu)石墨稀(3DG)制備技術(shù)專利 9圖表 11:三維結(jié)構(gòu)石墨稀(3DG)產(chǎn)品實(shí)物 9圖表 12:三維結(jié)構(gòu)石墨稀(3DG)制備技術(shù) 9圖表 13:三維結(jié)構(gòu)石墨稀(3DG)產(chǎn)品指標(biāo) 9圖表 14:石墨烯基超級(jí)快充電池特性 10圖表 15:行業(yè)部分快充動(dòng)力電池主要參數(shù) 10圖表 16:廣州巨灣技研有限公司情況 11圖表 17:廣州巨灣技研有限公司股東結(jié)構(gòu) 11圖表 18:各種不同導(dǎo)電添加劑的比較 12圖表 19:不同導(dǎo)電添加劑加量與正極片的體電阻率(CM) 13圖表 20:各類車型及所用正、負(fù)極材料 13圖表 21:各類負(fù)極材料性能 14圖表 22:廣汽
5、埃安領(lǐng)域技術(shù)沉淀 15圖表 23:廣汽埃安銷量及行業(yè)排名數(shù)據(jù) 16圖表 24:廣汽埃安GEP2.0 全鋁純電專屬平臺(tái) 17圖表 25:CHAOJI 技術(shù)方案的發(fā)展歷程 18圖表 26:CHAOJI 技術(shù)方案的主要參數(shù) 18圖表 27:CHAOJI 充電連接組件原理圖 19圖表 28:電動(dòng)汽車直流充電技術(shù)及接口 19圖表 29:CHAOJI 技術(shù)方案的安全標(biāo)準(zhǔn) 20圖表 30:CHAOJI 技術(shù)方案的液冷設(shè)計(jì) 20圖表 31:CHAOJI 技術(shù)方案的接口設(shè)計(jì) 20圖表 32:CHAOJI 技術(shù)方案的向前兼容能力 21圖表 33:CHAOJI 技術(shù)方案的向后兼容能力 21圖表 34:CHAOJI
6、技術(shù)方案的示范工程 22圖表 35:廣汽埃安超級(jí)充電樁實(shí)物圖 23圖表 36:廣汽埃安超級(jí)充電樁參數(shù)表 23廣汽深耕新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈,電池技術(shù)突破助力快速發(fā)展2020 年,中國(guó)乘用車產(chǎn)銷 1999.4 萬(wàn)輛和 2017.8 萬(wàn)輛,新能源汽車產(chǎn)銷 136.6 萬(wàn)輛和 136.7 萬(wàn)輛,同比增長(zhǎng) 7.5%和 10.9%。在新能源汽車主要品種中,與上年相比,純電動(dòng)汽車和插電式混合動(dòng)力汽車產(chǎn)銷均呈增長(zhǎng),表現(xiàn)均明顯好于上年。在 2020 年 11 月 2 日,國(guó)務(wù)院印發(fā)了新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃指出到 2025 年,我國(guó)新能源汽車市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力明顯增強(qiáng),在三大電領(lǐng)域取得關(guān)鍵技術(shù)重大突破。新售新能源汽車達(dá)到汽車
7、新車銷售總量的 20左右,高度自動(dòng)駕駛汽車實(shí)現(xiàn)限定區(qū)域和特定場(chǎng)景商業(yè)化應(yīng)用,充換電服務(wù)便利性顯著提高。力爭(zhēng)到 2035 年我國(guó)新能源汽車核心技術(shù)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。純電動(dòng)汽車成為新銷售車輛的主流。展望 15年內(nèi),新能源汽車產(chǎn)業(yè)仍是未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)。其中,技術(shù)創(chuàng)新是新能源汽車產(chǎn)業(yè)必須攻克的難關(guān),像是純電領(lǐng)域中動(dòng)力電池、充電樁等。因此,預(yù)測(cè) 2025 年中國(guó)新能源汽車銷售量將達(dá)到 500 萬(wàn)輛左右。2017 年,是廣汽集團(tuán)開始加速向汽車“新四化”方向極速轉(zhuǎn)變的一年。廣汽集團(tuán)在新能源領(lǐng)域的投入上一次又一次加大力度。從總投資超 450 億元的廣汽智聯(lián)新能源汽車產(chǎn)業(yè)園開工,到打造出 GEP 純電動(dòng)車專屬平臺(tái)
8、,再到構(gòu)建 Aion 系列的全方位產(chǎn)品矩陣,廣汽埃安儼然成了自主車企陣營(yíng)中構(gòu)建新能源產(chǎn)業(yè)的藍(lán)本。并持續(xù)投入上游電池及核心材料的研發(fā)及制備。圖表1: 新能源汽車迎來(lái)高速發(fā)展圖表2: 純電動(dòng)汽車成本結(jié)構(gòu)資料來(lái)源:新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃、資料來(lái)源:電動(dòng)汽車工程手冊(cè)、Aion LX 和 Aion V 已分別搭載新電池路試,量產(chǎn)可期廣汽埃安官微預(yù)告的全新動(dòng)力電池科技是硅負(fù)極長(zhǎng)續(xù)航電池與石墨烯基超級(jí)快充電池是兩種不同的電池技術(shù)。廣汽埃安長(zhǎng)期以來(lái)提前布局新一代電池技術(shù),潛心研發(fā)多年,相關(guān)技術(shù)及成果已逐步落地,行業(yè)領(lǐng)先。通過中國(guó)專利公布官網(wǎng)顯示,廣汽集團(tuán)在新型電解液、新型粘結(jié)劑、負(fù)極材料硅碳負(fù)極極片等領(lǐng)域均取
9、得了重大突破,并已申請(qǐng)了大量專利。圖表3: 廣汽埃安在官方微博發(fā)布“全新動(dòng)力電池科技”的預(yù)告資料來(lái)源:廣汽埃安官方微博、預(yù)告中所提及的硅負(fù)極長(zhǎng)續(xù)航電池預(yù)計(jì)于本年內(nèi)搭載在廣汽埃安現(xiàn)有的Aion(埃安) LX 車型上,實(shí)現(xiàn) 150 度電及單體電芯 275wh/kg 的能量密度。而石墨烯基超級(jí)快充電池預(yù)計(jì)于本年內(nèi)搭載在廣汽埃安現(xiàn)有 Aion(埃安) V 車型上,實(shí)現(xiàn) 500km 續(xù)航里程實(shí)現(xiàn) 8 分鐘充電 80%的效率,兩款車型已按計(jì)劃開展實(shí)車測(cè)試。圖表4: Aion(埃安)LX 車型示意圖圖表5: Aion(埃安)V 車型示意圖資料來(lái)源:廣汽埃安官網(wǎng)、資料來(lái)源:廣汽埃安官網(wǎng)、廣汽埃安電池技術(shù)國(guó)內(nèi)領(lǐng)
10、先布局,競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力厚積薄發(fā)公司硅負(fù)極 1000 公里續(xù)航電池,單體電芯能量密度 275wh/kg,離特斯拉今年準(zhǔn)備量產(chǎn)的 46800 的能量密度 300wh/kg 還有距離,比目前 model3 的電池的 250wh/kg 先進(jìn)。我們測(cè)算 1000km,整車也需要 150度電池包。雖然電池的單位成本增加并不明顯,但由于相對(duì)原有 Aion(埃安) LX 650km 的 96kwh(電芯能力密度 245wh/kg),總電量增加 56%,里程增加 53%。隨著電池重量增加,電量和總里程不是線性增長(zhǎng),高容量電池才能支持 1000 公里的續(xù)航。快充電池方案領(lǐng)先更大,公司石墨烯基快充電池 500km 續(xù)航里
11、程實(shí)現(xiàn)8 分鐘充電 80%的效率,使用 450kW 快充 6C 電池。450kW 大功率充電樁已經(jīng)研制成功,外包給巴斯巴公司成本 30 多萬(wàn),國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)汽車 ChaoJi 傳導(dǎo)充電技術(shù)白皮書提到:電纜組件采用液冷方式,最大充電功率 900kW,滿足大功率充電需求,使充電像加油一樣快捷。保時(shí)捷純電 Taycan 支持 350KW,特斯拉 250KW 快充 2C 電池。廣汽最大的領(lǐng)先處在于 6C 快充實(shí)現(xiàn)了 210wh/kg 的能量密度,珠海銀隆鈦酸鋰 6C 快充只有 80wh/kg 密度。圖表6: 廣汽集團(tuán)及其子公司電池相關(guān)專利布局資料來(lái)源:廣汽集團(tuán)科技日云發(fā)布會(huì)、硅負(fù)極高能量密度電芯技術(shù),同
12、樣空間更長(zhǎng)續(xù)航在電芯技術(shù)方面,公司從 2017 年開始布局硅負(fù)極電池技術(shù)。近三年來(lái),廣汽集團(tuán)及其子公司早已在硅材料處理、負(fù)極材料、粘結(jié)劑、電解液、極片設(shè)計(jì)等方面申請(qǐng)并獲得多項(xiàng)專利,解決了硅在大型動(dòng)力電池應(yīng)用中,硅負(fù)極材料膨脹、循環(huán)壽命縮短難題,目前,相關(guān)專利文件我們也已經(jīng)能查到 66 項(xiàng)發(fā)明及應(yīng)用專利。圖表7: 廣汽集團(tuán)及其子公司電池相關(guān)專利布局資料來(lái)源:中國(guó)專利公布公告官網(wǎng)、歷經(jīng)多年的研發(fā)積累與技術(shù)攻關(guān),通過一系列的技術(shù)群與專利技術(shù),包括電池材料、電芯設(shè)計(jì)、生產(chǎn)工藝、制造裝備、品質(zhì)管控等領(lǐng)域的獨(dú)有核心技術(shù)突破。公司把新型硅負(fù)極材料技術(shù),應(yīng)用到大型動(dòng)力電池電芯產(chǎn)品中。使大型動(dòng)力電池電芯實(shí)現(xiàn)了
13、275wh/kg 的能量密度。而普通的三元鋰電池,電芯能量密度達(dá)到 220230wh/kg 就很了不起了,硅負(fù)極可以輕松達(dá)到 275wh/kg 以上,大幅提高了能量密度(特斯拉 18650 電池能量密度 250Wh/kg),同時(shí)在體積能量密度上也實(shí)現(xiàn)了 40%提升的重大突破。能量密度提高之后,像 Aion LX、S、V 這種車型的底盤下面有足夠的空間,可以鋪 150 度以上的電池組,從而實(shí)現(xiàn) 1000 公里的續(xù)航里程。這些技術(shù)在推動(dòng)硅負(fù)極電池量產(chǎn)應(yīng)用的同時(shí),還促進(jìn)了硅負(fù)極電池在儲(chǔ)能、充電、安全等方面的性能。圖表8: 廣汽集團(tuán)硅負(fù)極電芯技術(shù)說明資料來(lái)源:廣汽集團(tuán)科技日云發(fā)布會(huì)、同時(shí)公司也在布局方
14、形疊片電芯技術(shù)來(lái)進(jìn)一步配合硅負(fù)極電池的量產(chǎn)。與傳統(tǒng)卷繞工藝相比,疊片工藝更加貼合方形電池的矩形殼體,能夠充分利用到四角空間。硅材料的體積效應(yīng)明顯,由于疊片式電芯有更好的結(jié)構(gòu)適應(yīng)性,電池變形和膨脹的幾率大幅下降。同時(shí)因?yàn)檫吘壗Y(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單,電池的安全性更高。相比于卷繞工藝,疊片工藝生產(chǎn)的方形電池能量密度可以相應(yīng)提高 5%,循環(huán)壽命提升 10%-20%,并且由于內(nèi)阻的降低,可實(shí)現(xiàn)更高倍率放電。面對(duì)越來(lái)越重要的新能源車市場(chǎng),為了充分滿足行業(yè)和客戶需求,疊片式鋰電池正成為全球頭部企業(yè)關(guān)于下一代電池的共同選擇。據(jù)悉,松下、三星 SDI、CATL 等企業(yè)都有在 2022 年之后導(dǎo)入疊片工藝的計(jì)劃圖表9: 方形
15、疊片工藝電芯與傳統(tǒng)卷繞工藝電芯區(qū)別資料來(lái)源:搜狐新聞、石墨稀基超級(jí)快充電池技術(shù)應(yīng)用在即,體驗(yàn)堪比加油早在 2014 年廣汽集團(tuán)就開始研究石墨烯的大規(guī)模制備。2017 年廣汽集團(tuán)通過利用碳源+催化劑+模板劑進(jìn)行熱處理形成三維結(jié)構(gòu)石墨稀(3DG)的技術(shù)。攻克石墨烯制備難題,并取得三維結(jié)構(gòu)石墨烯及其碳源自模板催化熱解制備法專利。憑借此技術(shù),不僅使其獲得的三維多級(jí)孔結(jié)構(gòu)石墨烯,具備抗堆疊性好、2,000m/g 以上最高量產(chǎn)比表面積等優(yōu)勢(shì)。目前廣汽就團(tuán)已具有獨(dú)立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的 3DG 石墨烯制備技術(shù),及石墨烯的中試線,制備設(shè)備,生產(chǎn)制備成本可達(dá)常規(guī)制備方式的 10%,使得整體電芯成本僅比目前常規(guī)電池產(chǎn)品
16、高 5%-8%。目前廣汽已從電芯、模組、搭載整車多個(gè)層面初步驗(yàn)證石墨稀技術(shù)并已進(jìn)入實(shí)車測(cè)試階段。廣汽 3DG 制備方法簡(jiǎn)單、穩(wěn)定、高效,得到的三維多級(jí)孔結(jié)構(gòu)石墨烯能有效克服成本缺陷。能自己根據(jù)電池的需要定制不同規(guī)格的石墨烯,研發(fā)速度快,制造成本比低。圖表10:三維結(jié)構(gòu)石墨稀(3DG)制備技術(shù)專利資料來(lái)源:中國(guó)專利公布公告、圖表11:三維結(jié)構(gòu)石墨稀(3DG)產(chǎn)品實(shí)物圖表12:三維結(jié)構(gòu)石墨稀(3DG)制備技術(shù)資料來(lái)源:廣汽埃安展廳資料、資料來(lái)源:廣汽埃安展廳資料、圖表13:三維結(jié)構(gòu)石墨稀(3DG)產(chǎn)品指標(biāo)外觀粒徑(D50)比表面積導(dǎo)電率密度碳含量氧含量水份黑色蓬松粉末52m2000m/g15000
17、S/m400g/L98wt1.5wt0.1wt資料來(lái)源:廣汽埃安展廳資料、石墨烯技術(shù)最大的亮點(diǎn)是快充。現(xiàn)在普通電池的充電速度大概是 1.3C,快一點(diǎn)的到 2C。充電時(shí)間大約在一小時(shí)左右。把石墨烯作為導(dǎo)電添加劑加入之后,電動(dòng)汽車快充可以達(dá)到 6C 以上。(C 是 capacity,指的是電池容量。1C 就是一小時(shí)充滿電,2C 就是半小時(shí)充滿電,0.5C就是 2 個(gè)小時(shí)充滿電。nC 的充電速率,就是指以每小時(shí)能充滿 n 倍電池容量的電流來(lái)充電。)如果快充速率達(dá)到 6C,那就 1/6 小時(shí)就能充滿電,也就是 10 分鐘充滿。2020 年 7 月 28 日,廣汽集團(tuán)以線上形式舉行以“感創(chuàng)未來(lái)”為主題的
18、 2020 廣汽科技日(GAC TECH DAY 2020)活動(dòng),發(fā)布了廣汽 3DG石墨烯基快充電池。新產(chǎn)品具備 6C 快充能力,結(jié)合高功率快充設(shè)備,最快 8 分鐘能夠充電至 80%,續(xù)航里程達(dá) 500km,充電速度堪比加油。該電池目前已進(jìn)入實(shí)車測(cè)試階段,首款搭載車型為 Aion V,初定 2021年 9 月份實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。圖表14:石墨烯基超級(jí)快充電池特性資料來(lái)源:廣汽埃安展廳資料、圖表15:行業(yè)部分快充動(dòng)力電池主要參數(shù)資料來(lái)源:車東西、廣汽集團(tuán)技術(shù)創(chuàng)新公司巨灣技研成立,推進(jìn)石墨烯產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用2020 年 9 月 7 日,廣汽集團(tuán)聯(lián)合廣州巨灣投資合伙企業(yè)(有限合伙)、廣汽資本有限公司、黃向東和
19、裴鋒共同成立廣州巨灣技研有限公司,這是廣汽集團(tuán)首家內(nèi)部孵化技術(shù)創(chuàng)新公司,該公司旨在加速石墨烯超級(jí)快充電池的量產(chǎn)與應(yīng)用。廣州巨灣技研有限公司采用創(chuàng)新的體制機(jī)制和管理模式,由研發(fā)團(tuán)隊(duì)聯(lián)合第三方戰(zhàn)略合作伙伴,與廣汽集團(tuán)共同成立公司。廣汽投資+員工持股的方式,希望通過內(nèi)部孵化創(chuàng)新企業(yè)的方式,激發(fā)研發(fā)人才創(chuàng)新精神,培養(yǎng)未來(lái)的新型復(fù)合型人才,為廣汽未來(lái)長(zhǎng)期推動(dòng)新業(yè)務(wù)新模式的創(chuàng)新發(fā)展打下人才基礎(chǔ)。這也是廣汽集團(tuán)深化國(guó)有企業(yè)改革和長(zhǎng)期內(nèi)部體制機(jī)制優(yōu)化的創(chuàng)新探索。圖表16:廣州巨灣技研有限公司情況資料來(lái)源:國(guó)家企業(yè)信用信息系統(tǒng)、主要人員方面,原廣汽集團(tuán)副總經(jīng)理、廣汽研究院首任院長(zhǎng)黃向東,任職新公司董事長(zhǎng),著力推
20、動(dòng)新能源、新材料領(lǐng)域的技術(shù)變革。黃向東博士是中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)會(huì)士,華南理工大學(xué)教授和博士生導(dǎo)師。黃博士早在 2004 年就加入了廣汽集團(tuán),擔(dān)任集團(tuán)總工程師,次年 5月出任了廣汽集團(tuán)副總經(jīng)理、總工程師, 廣汽研究院首任院長(zhǎng)(2006-2016 年)。直至 2016 年,從廣汽集團(tuán)退休。在此期間,成功主持開發(fā)包括傳祺 GS4,GS8 在內(nèi)的多款明星自主車型。主持完成汽車領(lǐng)域包括國(guó)家自然科學(xué)基金、863 計(jì)劃等多項(xiàng)重大科技項(xiàng)目。發(fā)表科技論文及專著 100 余篇,擁有發(fā)明、實(shí)用新型和外觀專利 80 余項(xiàng),曾獲中國(guó)專利優(yōu)秀獎(jiǎng)一項(xiàng),省部級(jí)科技一等獎(jiǎng) 3 項(xiàng),二等獎(jiǎng) 3 項(xiàng),三等獎(jiǎng) 2 項(xiàng),市一等獎(jiǎng) 3 項(xiàng)
21、。為享受國(guó)務(wù)院特殊津貼專家,我國(guó)“節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖”戰(zhàn)略咨詢委員會(huì)委員。圖表17:廣州巨灣技研有限公司股東結(jié)構(gòu)資料來(lái)源:Wind、目前電動(dòng)汽車領(lǐng)域,快捷充電是最大的痛點(diǎn),這個(gè)問題一旦解決,電動(dòng)車將真正挑戰(zhàn)傳統(tǒng)汽車。廣汽石墨烯團(tuán)隊(duì)開發(fā)的超級(jí)快充技術(shù)基于三維結(jié)構(gòu)石墨烯優(yōu)異的導(dǎo)電性和超高比表面積,搭建成高效的三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。目前,超級(jí)快充電池的電芯、模組和電池包樣品已經(jīng)通過初步的功能測(cè)試和性能測(cè)試,表現(xiàn)優(yōu)異。整車測(cè)試數(shù)據(jù)表明,8 分鐘充電 80%,達(dá)到業(yè)內(nèi)領(lǐng)先水平。可以預(yù)見,在完成量產(chǎn)測(cè)試搭載后,超級(jí)快充技術(shù)將引領(lǐng)未來(lái)汽車工業(yè)變革。廣州巨灣技研有限公司作為廣汽創(chuàng)業(yè)孵化的尖兵,未來(lái)將為廣汽優(yōu)質(zhì)
22、項(xiàng)目孵化提供經(jīng)驗(yàn),為創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈的打造起到引領(lǐng)示范的作用。超級(jí)快充和超長(zhǎng)續(xù)航電池背后的核心技術(shù)石墨烯導(dǎo)電添加劑材料顯著提高極片的導(dǎo)電性導(dǎo)電添加劑的首要作用是提高極片的電子電導(dǎo)率。為了保證電極具有良好的充放電性能,在極片制作時(shí)通常加入一定量的導(dǎo)電劑,在活性物質(zhì)之間、活性物質(zhì)與集流體之間起到集微電流的作用,以減小電極的歐姆電阻。良好的導(dǎo)電材料還可以提高極片的可加工性,促進(jìn)電解液對(duì)極片的浸潤(rùn);同時(shí)也能有效地提高鋰離子在電極材料中的遷移速率,降低極化,從而提高電極的充放電能量效率和鋰離子蓄電池的使用壽命。與電極材料一樣,導(dǎo)電材料也在不斷發(fā)展。最早的導(dǎo)電材料是炭黑,這是一種點(diǎn)狀導(dǎo)電劑,也稱作零維導(dǎo)電劑
23、,主要通過導(dǎo)電材料顆粒之間的點(diǎn)接觸提高導(dǎo)電性。除了炭外,為了增加活性物質(zhì)在集流體上的壓實(shí)密度,也使用鱗片石墨或片狀石墨,同時(shí)還提高了導(dǎo)電性能。隨著技術(shù)的進(jìn)步,逐漸發(fā)展出了導(dǎo)電碳纖維和碳納米管、石墨稀這類具有一維結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電劑。石墨烯本身具有非常好的導(dǎo)電性,特別是特殊的二維片層狀結(jié)構(gòu),有利于增加導(dǎo)電材料與電極顆粒之間的接觸面積,提高導(dǎo)電性。圖表18:各種不同導(dǎo)電添加劑的比較材料典型尺度/nm長(zhǎng)徑/徑厚比表面積/(m/g)電阻率/(cm)導(dǎo)熱率/W/(mK)拉伸強(qiáng)度/GPa碳黑(點(diǎn))401600.012000.4片狀石墨(面)500010100200.54000.4納米碳纖維(棒)150101001
24、30.0001200010碳納米管(線)8100100002000.00013000100石墨稀(面)3100100003000.00015000100資料來(lái)源:電動(dòng)汽車工程手冊(cè)、石墨烯因其具有良好的導(dǎo)電性而成為鋰離子蓄電池用新型導(dǎo)電材料,可在極片中與活性材料粉體實(shí)現(xiàn)點(diǎn)面式接觸,明顯提高極片的導(dǎo)電性。由于石墨烯粉體制造成本的降低以及分散技術(shù)的進(jìn)步,目前開始大規(guī)模應(yīng)用于鋰離子蓄電池的制造。石墨烯由于具備獨(dú)特的片狀結(jié)構(gòu)(二維結(jié)構(gòu)),能與活性物質(zhì)的點(diǎn)面接觸而很好地發(fā)揮了導(dǎo)電劑的作用,可明顯降低極片的面電阻。因此,使用石墨烯可以減少極片中導(dǎo)電材料的用量,提高極片中的活性物質(zhì)比例,從而提升鋰離子蓄電池的
25、比能量。石墨烯作為導(dǎo)電材料的效果與其加入量、加入方式密切相關(guān)。在少量添加的情況下,石墨烯能夠很好地形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò),對(duì)鋰離子蓄電池放電性能提升的效果遠(yuǎn)好于傳統(tǒng)的導(dǎo)電炭黑。添加量碳納米管與天奈碳納天奈碳納石墨稀VGCF科琴黑SPKS6圖表19:不同導(dǎo)電添加劑加量與正極片的體電阻率(cm)()石墨稀復(fù)配米管細(xì)管米管粗管0.221867.081151.8595000.317033.27186.3384.380.42512.2573.710.5196.57203.272.199.34262260000.7572.82351644.91131.5127.29.728.32136.89500021.10.55
26、5.72.496.1415.3117.55400032.11.1215.4710.076.93500041.10.585.384.414.5562資料來(lái)源:電動(dòng)汽車工程手冊(cè)、硅碳負(fù)極材料使能鋰離子電池比容量大幅提升根據(jù)國(guó)內(nèi)目前市場(chǎng)需求來(lái)看,整個(gè)鋰離子蓄電池負(fù)極材料的市場(chǎng)需求量將保持持續(xù)增長(zhǎng)的趨勢(shì)。而從負(fù)極材料的種類上來(lái)看,整個(gè)負(fù)極材料市場(chǎng)目前仍以天然石墨和人造石墨為主體。但是,隨著整個(gè)市場(chǎng)對(duì)高容量、高功率負(fù)極材料需求的逐步提升以及新一代負(fù)極材料(如硅基材料等)制備工藝的逐漸成熟,市場(chǎng)重心也會(huì)逐步向新一代負(fù)極材料偏移。高能量密度鋰離子蓄電池是未來(lái)的主要發(fā)展方向,硅基材料由于其高容量的優(yōu)勢(shì),是下一
27、代鋰離子蓄電池負(fù)極材料的首選,將在消費(fèi)電子、動(dòng)力汽車、純電動(dòng)汽車等領(lǐng)域極具競(jìng)爭(zhēng)潛力。車型正極材料負(fù)極材料圖表20:各類車型及所用正、負(fù)極材料特斯拉Model3鎳鈷鋁三元材料石墨+硅負(fù)極比亞迪e6磷酸鐵鋰/鎳鈷鋁三元材料石墨寶馬i3鎳鈷鋁三元材料石墨珠海銀隆鎳鈷鋁三元材料鈦酸鋰本田思域HEV鎳鈷鋁三元材料硬碳/石墨資料來(lái)源:電動(dòng)汽車工程手冊(cè)、硅基負(fù)極材料應(yīng)用主要需要解決兩個(gè)問題:一是在儲(chǔ)鋰過程中過大的體積效應(yīng)帶來(lái)的容量衰減問題;二是由于體積效應(yīng)導(dǎo)致的 SEI 破裂以及新的 SEI 膜的持續(xù)生長(zhǎng),這將消耗電池正極材料中有限的鋰源、電解液,導(dǎo)致電池容量不斷衰減,內(nèi)阻不斷增加,體積也會(huì)相應(yīng)膨脹。對(duì)于納
28、米硅碳負(fù)極材料而言,如何將納米硅材料做得更小(粒度 100nm)、結(jié)晶度更低,同時(shí)兼顧控制生產(chǎn)成本將是關(guān)鍵。在此基礎(chǔ)上,需要不斷改進(jìn)制備工藝,通過包覆、摻雜、設(shè)計(jì)微結(jié)構(gòu)等方法改善納米硅碳負(fù)極材料的電化學(xué)性能。隨著制備工藝和材料設(shè)計(jì)的不斷改進(jìn)以及匹配黏結(jié)劑、導(dǎo)電添加劑、集流體、電解質(zhì)、功能添加劑、正極材料的優(yōu)化,硅基負(fù)極材料將會(huì)陸續(xù)地批量進(jìn)入市場(chǎng)。圖表21:各類負(fù)極材料性能(mAh/g)效率( )(g/cm)/V/次材料種類比容量/首次庫(kù)倫壓實(shí)密度 工作電壓 循環(huán)壽命應(yīng)用方向優(yōu)勢(shì)天然石墨360-37090-931.5-1.70.21000數(shù)碼產(chǎn)品/動(dòng)力技術(shù)成熟工藝簡(jiǎn)單人造石墨310-36090-
29、951.5-1.80.22000數(shù)碼產(chǎn)品/動(dòng)力工藝成熟技術(shù)性能好中間相炭微球340-36094-961.5-1.70.25000數(shù)碼產(chǎn)品/動(dòng)力 工藝成熟、首周銷率高軟碳250-40070-851.1-1.2-0.55000動(dòng)力/儲(chǔ)能成本低循環(huán)穩(wěn)定、硬碳250-40060-851.0-1.1-0.55000動(dòng)力/儲(chǔ)能循環(huán)穩(wěn)定低溫特性優(yōu)硅碳復(fù)合材料 400-65089-921.6-1.650.3-0.51000數(shù)碼產(chǎn)品/動(dòng)力比容量較高硅氧石墨復(fù)合400-160077-900.9-1.10.3-0.51000數(shù)碼產(chǎn)品/動(dòng)力N.A.鈦酸鋰160-17098-991.8-2.31.5510000動(dòng)力/儲(chǔ)
30、能壽命長(zhǎng)安全性高資料來(lái)源:電動(dòng)汽車工程手冊(cè)、被市場(chǎng)低估的廣汽埃安,新能源汽車市場(chǎng)的后起之秀廣汽集團(tuán)自 1985 年與標(biāo)致合作以來(lái),在汽車產(chǎn)業(yè)耕耘三十多年,積累了豐富的經(jīng)驗(yàn),2007 年開始打造自主品牌,經(jīng)過十多年的發(fā)展,形成了自主創(chuàng)新的體系優(yōu)勢(shì)。2011 年,國(guó)內(nèi)第一次開發(fā)中重度混合動(dòng)力汽車AE;2013 年,自主開發(fā)應(yīng)用國(guó)內(nèi)第一個(gè)車載互聯(lián)網(wǎng) T-BOX,目前裝機(jī)量超 100 萬(wàn)輛;2017 年,國(guó)內(nèi)第一次推出純電專屬平臺(tái)和車型 GE3;2018 年,國(guó)內(nèi)第一個(gè)打造純電專屬汽車工廠;2019 年,全球首次 NEDC 續(xù)航突破 650KM。廣汽埃安,其前身為廣汽埃安,根據(jù)新能源汽車的特點(diǎn),加快廣
31、汽集團(tuán)新能源汽車事業(yè)發(fā)展,新能源汽車在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)工藝、營(yíng)銷服務(wù)等方面存在獨(dú)有的特點(diǎn),決定了需要專人專事。在 2020 年廣州車展上,廣汽埃安正式進(jìn)行品牌獨(dú)立,這代表著廣汽埃安不僅是根紅苗正的新能源車國(guó)家隊(duì)品牌,它還在廣汽集團(tuán)內(nèi)擁有獨(dú)立運(yùn)營(yíng)的地位。眾所周知,廣汽是國(guó)內(nèi)汽車市場(chǎng)的一塊金字招牌,作為獨(dú)立運(yùn)營(yíng)的新能源品牌,廣汽埃安在全新領(lǐng)域進(jìn)行研發(fā)的同時(shí),還將繼承廣汽強(qiáng)大的技術(shù)研發(fā)樹立和嚴(yán)苛的車輛品質(zhì)管控。圖表22:廣汽埃安領(lǐng)域技術(shù)沉淀資料來(lái)源:公司簡(jiǎn)介、根據(jù)乘聯(lián)會(huì)最新權(quán)威數(shù)據(jù)顯示,廣汽埃安在 2020 全年的累計(jì)銷量超 6萬(wàn)臺(tái),同比增長(zhǎng)高達(dá) 42.9%,進(jìn)入中國(guó)新能源車市場(chǎng)品牌銷量榜前 10位。
32、值得一提的是,作為廣汽埃安熱銷車型的 Aion S,它在 12 月份的單月銷量高達(dá) 5397 臺(tái),其全年累計(jì)銷量更是超 4.5 萬(wàn)臺(tái),在 300KM以上續(xù)航的車型中,銷量?jī)H此于特斯拉 Model3,成為今年新能源轎車市場(chǎng)最大的黑馬之一。圖表23:廣汽埃安銷量及行業(yè)排名數(shù)據(jù)資料來(lái)源:公司簡(jiǎn)介、廣汽埃安成立即堅(jiān)持打造純電專屬平臺(tái)技術(shù),先后投入超 30 億元,但這僅僅是純電專屬平臺(tái)的“入場(chǎng)費(fèi)”,后續(xù)升級(jí)還需更大的投入。在全球汽車電動(dòng)化進(jìn)程日漸加速的當(dāng)下,擁有原創(chuàng)且成熟的純電專屬平臺(tái)技術(shù)的車企目前僅有特斯拉、廣汽埃安和近期發(fā)布的大眾 ID.4。即便造車新勢(shì)力也專注于純電動(dòng)車,但它們的底盤或多或少與傳統(tǒng)
33、燃油車仍有著理不清的淵源。至于通用、豐田等大牌,至今仍在加緊研發(fā)首個(gè)純電專屬平臺(tái)。因此我們能看到廣汽埃安將純電專屬平臺(tái)技術(shù)反向輸出給廣汽豐田,打造出 iA5,說明了 GEP2.0 的先進(jìn)和可靠已獲得豐田的認(rèn)同。對(duì)于新成立的廣汽埃安而言,快速研發(fā)專屬平臺(tái)并持續(xù)豐富產(chǎn)品線的背后,是廣汽集團(tuán) 30 多年產(chǎn)業(yè)積累所形成的全球研發(fā)網(wǎng)體系優(yōu)勢(shì),即廣州總院+北美三地研發(fā)中心+上海前瞻設(shè)計(jì)工作室,匯聚國(guó)際化研發(fā)人員超 4300 人,累計(jì)研發(fā)投入超 300 億元。至 2019 年累計(jì)專利申請(qǐng) 6079 件,專利授權(quán)數(shù) 3723 件(其中發(fā)明專利 575 件)。2019 年,以廣汽研究院為核心的廣汽集團(tuán)國(guó)家認(rèn)定企
34、業(yè)技術(shù)中心,在國(guó)家級(jí)評(píng)比中名列全國(guó)第六、汽車行業(yè)第一。正因強(qiáng)大的研發(fā)實(shí)力支持,讓 GEP2.0 全鋁純電專屬平臺(tái)產(chǎn)品展露出遠(yuǎn)超“油改電”平臺(tái)的性能、空間、智能和安全表現(xiàn):埃安車型率先實(shí)現(xiàn)了超越燃油車的 650km 續(xù)航,提供百公里 3.9 秒的超跑級(jí)體驗(yàn),極致平衡的 50:50 前后配重,燃油車難以做到的 61.7%軸長(zhǎng)比和 A 級(jí)車尺寸 C 級(jí)車體驗(yàn)的越級(jí)大空間,支持高精地圖全速域脫手自動(dòng)駕駛等,為用戶帶來(lái)前所未有的新鮮用車體驗(yàn),大受新能源消費(fèi)者的青睞。圖表24:廣汽埃安GEP2.0 全鋁純電專屬平臺(tái)資料來(lái)源:公司簡(jiǎn)介、石墨烯基快充電池快充技術(shù),需要配套大功率充電樁超級(jí)快充技術(shù)需要大功率充電
35、設(shè)施的緊密配合當(dāng)主流電動(dòng)車的續(xù)航里程升級(jí)到 400 公里,對(duì)應(yīng)的電池容量通常至少要達(dá)到 50KWh。要把充電時(shí)間壓縮到半小時(shí),至少需要 100KW 以上的充電功率。而回到普通新能源車主的用車生活中來(lái),真正構(gòu)成充電速度瓶頸的關(guān)鍵因素其實(shí)是充電樁。充電樁的輸出功率,將直接限制電動(dòng)車的充電速度。特別是對(duì)于缺乏私樁安裝條件的國(guó)內(nèi)電動(dòng)車主來(lái)說,高功率的公共快充樁,尤為重要。隨著我國(guó)新能源汽車產(chǎn)業(yè)規(guī)模化發(fā)展,新能源汽車安全、充電體驗(yàn)等產(chǎn)業(yè)發(fā)展瓶頸不斷凸顯,成為制約產(chǎn)業(yè)健康持續(xù)發(fā)展的重要因素。目前,充電體驗(yàn)差是新能源汽車用戶反映的主要問題,表現(xiàn)在充電時(shí)間長(zhǎng)、充電互聯(lián)互通差,為充電耗費(fèi)的時(shí)間過長(zhǎng),降低了對(duì)新能
36、源汽車的接受程度。電動(dòng)汽車和充電設(shè)施從現(xiàn)在的百萬(wàn)級(jí)向千萬(wàn)級(jí)發(fā)展來(lái)看,需要提前研究、提前布局未來(lái)的充電技術(shù)發(fā)展方向。ChaoJi 傳導(dǎo)充電技術(shù)落地,將激發(fā)更多超充車型發(fā)布國(guó)網(wǎng)發(fā)布電動(dòng)汽車 ChaoJi 傳導(dǎo)充電技術(shù)白皮書 ,電動(dòng)汽車新一代的ChaoJi 充電技術(shù)路線發(fā)端于電動(dòng)汽車大功率充電需求,是一套完整的電動(dòng)汽車直流充電系統(tǒng)解決方案,解決了國(guó)際上現(xiàn)有充電系統(tǒng)存在的一系列缺陷和問題,在充電安全、充電功率、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、向前兼容性及面向未來(lái)應(yīng)用方面進(jìn)行了全面提升。ChaoJi 充電技術(shù)的誕生為世界提供了一個(gè)統(tǒng)一的、安全的、可靠的、低成本充電系統(tǒng)解決方案。圖表25:ChaoJi 技術(shù)方案的發(fā)展歷程資料來(lái)
37、源:電動(dòng)汽車 ChaoJi 傳導(dǎo)充電技術(shù)白皮書、新一代的ChaoJi 充電技術(shù)路線發(fā)端于電動(dòng)汽車大功率充電需求,但并不簡(jiǎn)單指大功率充電接口,而是一套完整的電動(dòng)汽車直流充電系統(tǒng)解決方案。ChaoJi 技術(shù)解決了國(guó)際上現(xiàn)有充電系統(tǒng)存在的一系列缺陷和問題,為世界提供一個(gè)統(tǒng)一的、安全的、可靠的、低成本充電系統(tǒng)解決方案。圖表26:ChaoJi 技術(shù)方案的主要參數(shù)資料來(lái)源:國(guó)電南瑞chaoji 技術(shù)簡(jiǎn)介、ChaoJi 的最大充電功率可以達(dá)到 900kW,最高可以實(shí)現(xiàn)充電 5 分鐘行駛 400 公里的目標(biāo)。同時(shí)由于 ChaoJi 緊湊的設(shè)計(jì)以及可擴(kuò)展性,可以使之運(yùn)用于中小功率的應(yīng)用場(chǎng)景。不但覆蓋了主流的乘用
38、車領(lǐng)域同時(shí)也兼顧了重載車輛以及輕型車輛等特殊要求,大大擴(kuò)展了其應(yīng)用范圍。圖表27:ChaoJi 充電連接組件原理圖資料來(lái)源:電動(dòng)汽車 ChaoJi 傳導(dǎo)充電技術(shù)白皮書、ChaoJi 充電技術(shù)是基于國(guó)際三種主流直流充電系統(tǒng)和充電接口技術(shù)研發(fā)的面向下一代的全球統(tǒng)一的充電接口技術(shù),在完全向前兼容原有系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,考慮了未來(lái)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì),實(shí)現(xiàn)了傳導(dǎo)充電技術(shù)路線的升級(jí)。與原有的接口系統(tǒng)相比,ChaoJi 充電系統(tǒng)在提高充電功率、增強(qiáng)充電安全性、提升用戶體驗(yàn)、統(tǒng)一接口標(biāo)準(zhǔn)等方面具有突出的優(yōu)勢(shì),具有良好的向前兼容性和向后兼容性。圖表28:電動(dòng)汽車直流充電技術(shù)及接口資料來(lái)源:國(guó)電南瑞chaoji 技術(shù)簡(jiǎn)介、提升充電安全:ChaoJi 充電系統(tǒng)汲取現(xiàn)有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中存在的問題,在機(jī)械安全、電氣安全、電擊防護(hù)、防火及熱安全設(shè)計(jì)上有了大幅度的改進(jìn)和提升。圖表29:ChaoJi 技術(shù)方案的安全標(biāo)準(zhǔn)資料來(lái)源:國(guó)電南瑞chaoji 技術(shù)簡(jiǎn)介、提升充電功率:ChaoJi 充電系統(tǒng)的電纜組件采用液冷方式,并增加溫度監(jiān)控系統(tǒng),最大充電功率可提升到 900kW,滿足大功率充電需求,縮短充電時(shí)間,使充電像加油一樣快捷。圖表30:ChaoJi 技術(shù)方案的液冷設(shè)計(jì)資料來(lái)源:國(guó)電南瑞chaoji 技術(shù)簡(jiǎn)介、全新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):ChaoJi 充電接口
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