星恒产研：锂电池多元路线发展下的星恒探索
自上世纪70年代首颗锂电池诞生,到90年代开启商业化应用,再到如今大规模的产业化应用,锂电池技术水平正在稳步提升,动力锂电池呈现锰基、三元和铁基三大主流技术路线“三国演义”的竞争格局,并各自形成了自己的支持企业群落和技术研发生态体系。未来,作为人类历史上最伟大技术之一的锂电技术又将走向何方?
锰基电池 —— 新型锂电池研发的重要突破点
2003年,国内锰酸锂电池开始产业化。以星恒等为代表的企业,率先开发出材料性能优良,结构稳定,安全性良好、价格便宜的锰酸锂材料,由此全面开启了锰基电池产业化之路。
2006年,星恒首次将锰酸锂电池应用在电动轻型车上,开启了电动轻型车的锂电化。2019年锰基电池在电动轻型车锂电池市场占比超过40%,到2023年,这一数字已达80%,锰基电池在电动轻型车锂电第一大技术路线的优势愈发突出。
图:星恒锰系材料产业链
2019年,星恒推出基于“锰酸锂+三元“的锰系多元复合锂材料的”超锂S7”技术方案;
2022年,星恒再次推出基于“单晶锰酸锂+磷酸锰铁锂”的第二代单晶锰酸锂技术方案,循环寿命高达3500+次,相比铁锂能量密度理论提升15%-20%,-20℃放出90%的电量,解决锂电池低温短板。星恒锰基复合锂产品不仅成为新国标时代的电动车锂电池绝对主力产品,更以领先的综合性能定义了轻型车锂电池的价值标准,目前已实现了近1000万组的应用。
锰基电池即将定义动力电池新格局
作为中国最早将锰酸锂规模化、普及应用的企业,星恒在锰酸锂固态化的技术路线上也走在行业前列。
2021年8月,星恒正式携手TIES(天目湖先进储能技术研究院有限公司)共同创立“双子星联合实验室”,双方将共同致力于“耐高温长寿命高安全的锰酸锂材料和电池技术开发项目”的探索与研究。
该技术在星恒现有技术基础上,逐渐实现锰酸锂电池从液态到准固态,到未来争取实现全固态,从而显著提升锰酸锂电池的能量密度、循环寿命、安全性,同时发挥锰酸锂电池的低成本、高倍率、低温性能好的优点,研究成果将成为电动轻型车和电动汽车动力电池领域。
2022年,由北京工业大学牵头,星恒作为课题承担单位的国家重点研发计划“储能与智能电网技术”重点专项“低成本、长寿命锰基储能锂离子电池与系统研发”项目获批立项。
2023年3月,该项目启动暨实施方案论证会顺利召开,标志着项目正式进入实质性的研发阶段,将在锰基储能锂离子电池等方面推出一系列重大研发成果,为我国在中长期储能应用领域提供有力支撑。
锰基电池成就锂电科技平权
科技从来不是为了扩大世界的差距,而是要竭尽所能包容彼此的差异,不断地缩小差距,把最好的技术普及化,让每个人能够享受到科技的乐趣,实现大众化的“科技平权”。因此,性价比是消费者的永恒主题。
经过20年的发展,锰酸锂电池的性能在不断改善,循环次数得到极大提升,比如星恒的锰酸锂电池已经可以做到3500次循环,已有超过2600万用户使用星恒锂电池。
星恒坚信,产品越是迭代,就越要以更亲民的价格走入千家万户。
铁基电池 —— 遭遇发展天花板 迭代进阶正当时
关于动力电池,市场上一直有三元锂电池和磷酸铁锂电池技术路线的争论,前者成本高但能量密度高、续航时间长,后者续航略差、但成本低且安全性高。
铁锂三元之争 —— 多轮反转下的拉锯战
2008年,北京奥运会上亮相了595辆节能与新能源车以及50辆锂电池电动大巴,这是动力电池在国内汽车上的首次应用。50辆电动大巴采用了锰酸锂电池。其中装配星恒锂电池的26辆新能源车则使用了磷酸铁锂电池,这条路线在国内正式生根发芽,星恒也开启了铁基路线的进程。
2009年,星恒率先在海外市场实现突破。当年法国电动汽车MIA选择20余款电池进行检测,凭借优异的性能,星恒磷酸铁锂电池成为其核心供应商,并实现当年销售3000辆的佳绩。
2017年国家首次将电池能量密度纳入新能源汽车补贴政策参考指标,导致市场逐步向三元偏移。2018年,磷酸铁锂市占率首次被三元超越。2019年6月,三元市占率达到70%以上,占据绝对优势。
2019年,新出台的补贴政策淡化能量密度和续航指标,开启了以高安全性、低成本为导向的补贴政策新周期,使磷酸铁锂的价格优势得以凸显。另一方面,磷酸铁锂电池的性能得到极大提升,装机量迅速提升,再次占据市场主导地位。
磷酸锰铁锂产业化应用加速
2022年,星恒推出基于“单晶锰酸锂+磷酸锰铁锂”的第二代单晶锰酸锂技术方案,在电动两轮车等低速车应用场景,星恒率先完成低比例磷酸锰铁锂产品的规模化生产和产业化应用。
2023年初,星恒携手数码品牌巨头纽曼,共同研发推出的新款户外移动电源产品-纽曼S系列,成为业界率先采用高性能磷酸锰铁锂材料的便携式移动储能产品,以超高安全性、超长循环寿命、超大容量和超级双向快充等等多重优势,得到消费者的追捧。
2023年10月,星恒再次取得技术突破,独创的MFO锰铁氧化物前驱体合成技术,已获国家发明专利(专利号:ZL 2022 1 1230912.9;ZL 2022 1 1230914.8),并在国际发明专利上获得美、日、韩等多国受理。
星恒锰铁氧化物前驱体合成技术,突破磷酸锰铁锂电池性能瓶颈,使得材料导电性能相对于传统磷酸锰铁锂的合成工艺,提高达一个数量级以上。在该技术加持下,星恒研发制造的高比例磷酸锰铁锂电池可轻松实现常温4000次循环,高温1400次循环,能量密度可达190Wh/Kg以上,且拥有超强的低温放电性能。
安全 —— 永恒不变的主题
近年来,在锂电安全领域,各类国家标准、地方标准和行业标准不断出台,在政策层面为锂电池的使用安全保驾护航。
在企业层面,从材料到结构和工艺,锂电企业主要从技术上持续提升锂电池的安全等级,积极布局各项技术推动产业健康发展。以星恒为例:
在材料方面,星恒自成立之初就确定了安全性最高的锰基材料路线,以及经过不断改良、安全性大幅提升的的高能铁锂路线,并在远期将锰基电池固态化,进一步提升安全等级。
在结构和工艺方面,星恒通过9重电芯安全设计、8大电池模组安全设计以及在制造和检测层面全过程严苛的质量管控实现电池的高安全性,实现了20年0重大事故,为锂电安全树立了最有说服力的品质背书。
锂电池是集能量密度,功率,高低温,寿命,安全以及成本等至少六个维度为一体的解决方案,我们需要的是综合性的全能型选手,而不是某方面很强,但其他方面偏科的技术,针对不同的应用领域,没有最好的技术,只有最适合的技术,因为只有最适合的才是最好的。