■來源：高工鋰電

為緩解里程焦慮，電動汽車裝電量及續航里程呈現逐年增長趨勢。在高裝電量的同時，為減少車輛總重量，高比能（高體積能量密度及高重量能量密度）電芯成為主流主機廠開發高端車型的首選。

但高比能電芯“高鎳加硅”的材料設計路徑，在電池循環壽命、膨脹、安全三方面帶來嚴峻挑戰。

11月14-16日，2022高工鋰電年會在深圳前海華僑城JW萬豪酒店重磅啟幕，此次年會主題為“千軍萬馬新動力 中國引領全世界”。

動力電池專場一上，欣旺達電動汽車電池中央研究院梁世碩博士發表了“高比能動力電芯的挑戰和開發策略”的主題演講。

高比能電芯的痛點與挑戰

梁世碩博士從高鎳正極、硅基負極、硅體系電解液三方面分析了高比能電芯在材料體系上面臨的痛點。

高鎳環境中，電芯結構穩定性下降，更易發生不可逆相轉變，伴隨晶格失氧，導致循環和安全性能惡化。而且高鎳失氧溫度更低，失氧量更大，疊加高鎳充放電過程中的顆粒破碎，導致循環和產氣惡化進一步加劇。

硅基負極材料也存在著較為明顯的挑戰，主要有以下兩方面：其一是硅顆粒在脫嵌鋰時伴隨著體積膨脹和收縮而導致顆粒粉化、脫落，造成結構坍塌，最終導致電極活性物質與集流體脫離；其二是硅顆粒表面固體電解質層(SEI)的持續生長對電解液以及來自正極的鋰源的不可逆消耗，加快容量衰減。

目前硅基體系電解液大多采用高含量的FEC來穩定硅碳負極的SEI，但高含量的FEC容易被高鎳正極或高電壓正極所催化分解，從而劣化電池的高溫存儲性能和高溫循環性能，與高比能電芯原本希望實現的快充性能相斥。

欣旺達的高比能電芯開發策略

梁世碩博士分享到，欣旺達提出了針對性的開發策略，逐一解決以上痛點。

對于高鎳材料開發，欣旺達研發團隊自主開發了機器學習力場勢函數，實現材料準確計算。針對高鎳體系，計算了29種摻雜元素對三元材料本征性能影響，綜合Li/Ni交換能、TM-O鍵能、氧平均凈電荷、氧空位形成能、c參數變化率等5個維度計算結果，優選了可以提升材料循環壽命和安全性能的最優摻雜元素。

同時，欣旺達還通過體相均勻摻雜工藝和晶面取向調控，有效緩解了顆粒破碎，改善循環和產氣。

氧化硅材料開發上，欣旺達通過仿真計算，調控氧含量，使材料體積膨脹降低一半；并通過調控硅酸鹽相、均質摻雜技術，大大提升快充性能。

電解液開發策略上，欣旺達使用硅負極成膜添加劑、除酸添加劑、耐氧化溶劑、新型成膜添加劑等，成功解決SEI膜、HF腐蝕、改善產氣、耐壓性、相容性等問題。

以上述開發策略為基石，欣旺達推出的300Wh/kg電芯產品，具備長壽命、低循環膨脹率、高安全可靠性、模組無熱擴散等優勢。

以三亞市的實際運行工況為例，該高比能電芯服務壽命8年且16萬公里質保壽命SOH_均值為：82.33%，滿足80%的需求；滿電膨脹率及滿電膨脹力值均顯著低于整機廠客戶要求，實現低循環膨脹率；在60 ℃ 環境下安全通過外短路和過充測試。

全球化步伐進一步加速

面對用戶焦慮和產品痛點，欣旺達針對電動汽車的細分使用場景需求，完成超級快充，長續航，長壽命和經濟型動力電池的產品布局，全面覆蓋乘用車使用場景。

截至目前，欣旺達已進入包括雷諾、日產、易捷特、吉利、東風、廣汽、上汽通用五菱、上汽集團、小鵬汽車、大眾汽車等主機廠的供應體系。其產品成熟度和穩定性進一步得到市場批量應用驗證。

據GGII數據，欣旺達位列2022年前三季度全球動力電池裝機量前十，且增速亮眼。

全球化布局方面，梁世碩博士表示，欣旺達被評為全球動力電池TIER 1生產商［有資格供應超過1家跨國OEM/EV生廠商（海外市場），且年累積產能＞5GWh］，是全球獲此認證的9家企業之一。

11月6日，欣旺達宣布拿到德國大眾HEV項目電池包系統定點。欣旺達將作為德國大眾的量產供應商，為德國大眾HEV項目供應動力電池包系統。

11月14日，欣旺達GDR正式在瑞士證券交易所上市交易，成為登陸瑞士交易所的第七家中國企業，及第五家鋰電行業企業。發行GDR將幫助欣旺達進一步拓寬海外融資渠道，為開拓國際客戶提供有力支撐，大大加快其國際化戰略步伐。