新能安JP40圆柱锂电池全极耳设计突破技术瓶颈,直击五大痛点

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作为宁德时代(CATL)和新能源科技(ATL)两大全球锂电巨头的合资公司,新能安(Ampace)正展露出强劲的势能。

数据显示,2023年中国户用储能锂电池出货约20GWh,其中新能安户用储能锂电池出货占中国企业全球总出货量三成以上,排名已经上升至第一位。

宁德时代专注于汽车动力电池、大储能电池,ATL专注于消费领域(手机、笔记本),而我们聚焦中间部分,”新能安高功率事业部总经理刘文芳在接受电池中国访谈时介绍称,宁德时代和新能源科技通过技术、人才、资源、制造和资金等多维对新能安进行赋能。

正是因此,在产品和市场定位方面,新能安聚焦于户用储能、微型车(电摩、电动自行车等)和高功率产品(电动工具、无人机、吸尘器、泛机器人)等三大核心赛道的锂电池,进行长期深耕和战略布局。

事实上,在将户储做到全球第一阵营的同时,新能安也已切入高功率产品领域,携全极耳圆柱电池等新的产品矩阵,全力挺进高功率产品电池赛道。

3月20日,新能安正式对外发布了Jumbo-Power系列新品(JP系列),并推出首款量产JP40圆柱全极耳锂电池。意味着在CATL和ATL加持下,新能安已经完成了在圆柱全极耳电池技术路线的布局,也在电动工具等领域与全球头部客户展开合作。

据统计,2023年全球小型圆柱电池产能超过140亿只。一方面,碳酸锂价格从高位回落,锂电池成本不断下降;另一方面得益于圆柱电池在全极耳、放电功率、循环和续航上不断突破,机构预测,到2026年全球小型圆柱电池产能或将突破200亿只。

“我们走访了很多客户,做了很多分析,发现可以做出有差异化价值的产品,而这种价值正好可以满足头部电动工具厂商的需求,”新能安首席技术官袁庆丰对电池中国表示,“用需求引领技术创新,打造客户可感知的差异化价值,这是我们(开发新品)的基本逻辑。”

袁庆丰所言的“差异化”,实际上就是针对电动工具电池痛点背后的技术创新。通过技术突破,实现对电动工具场景现有痛点进行突破,通过“高品质、高性能”去让电动工具更好用。

而当前,电动工具所面临的痛点,如电池持续大电流放电动能不足、温升快、瞬时功率不足、低温充放电慢等痛点也成为了新能安切入电动工具电池领域的契机。

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五大指标“质变”

新能安JP圆柱电池“跃迁”

据袁庆丰介绍,为满足电动工具日趋复杂的作业环境,新能安从大倍率、低温升、高容量、长寿命等多维度综合研发,基于材料体系、结构设计与系统集成的多重创新,实现高功率、长运行、宽温域、高充电效率、长使用寿命五大指标的全面提升。

作为JP系列全球首款量产产品,新能安JP40在连续高动能作业、脉冲放电、电池寿命、充电速度、宽温域应用等多项数据指标上均实现了全面飞跃:

动能方面,JP40可实现40A高功率持续放电长达6分钟,连续不间断作业时长提升200%,应对重载工况不再因电池温升过快走走停停;

脉冲放电方面,JP40具备5秒140A超大脉冲能力,在切割作业时可有效减少堵转,提升工具作业流畅感;

电池寿命方面,JP40循环次数突破600周,较传统圆柱寿命提升200%,有效降低电池单次使用成本;

充电速度方面,JP40可以做到20分钟内高效快充高于80%电量,使得电动工具电池充电时长缩短25%,外出作业无需携带多块备用电池;

低温性能方面,基于材料、化学体系及电芯结构的多重创新,JP40具有更强大的低温动力学性,在-20℃ 仍可正常工作。

据介绍,新能安量产的JP40圆柱电池在20A、32A及40A电流放电下,温升较传统圆柱电池降低50%左右。同时,JP40圆柱电池在电量消耗完毕时温度仅为67℃,未达到截止温度,且JP40电压更高,达到4.2V,输出能量更高。此外,JP40在超大功率脉冲下的电压下降更小,这就意味着它可以承受更大的脉冲放电,更不容易堵转。

可以看到,基于对当前电动工具场景痛点的洞察,新能安推出兼具连续高动能作业、脉冲放电、电池寿命、充电速度、宽温域应用的多边形电池JP40,将明显提升电动工具终端客户的使用体验,是新能安参与电动工具电池竞争的“利器”。

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JP系列诞生背后

全极耳春天已然到来

新能安JP系列圆柱电池的出现,不仅是自身传承了二十多年的锂电技术与经验的体现,同时也是公司基于对高功率锂电产品和应用场景的一次创新突破。

据袁庆丰介绍,JP系列基于材料体系、结构设计进行了多层级革新,以电芯全极耳结构设计作为突破口,在使用高能量密度正极材料的同时,负极采用新型快充石墨及硅碳混合体系材料,配合超高动力学电解液。

其中,高能量密度正极材料方面:JP系列以超高镍正极材料突破能量密度极限,全新表面涂层与离子掺杂改性技术在实现高比能表现的同时,保障结构稳定性,全新极片结构设计搭建传导速率更高效的超电子和超离子网络,实现超快速充放电。

新型快充石墨以及硅碳混合体系负极材料:为提升电池快充速度,JP系列新型快充石墨通过优化石墨颗粒分布及全新表面改性设计降低电阻,提升锂离子传导速率,实现超快速放电。据介绍,JP系列石墨经过表面改性后包覆层厚度仅为10纳米,一致性更好。为提升单次运行时长及电池循环寿命,JP系列还选用硅碳混合体系作为负极材料,通过控制硅晶粒尺寸以及表面包覆处理提升锂离子传导速率,突破能量密度极限。

超高动力学电解液:JP系列高动力学电解液形成更薄、更稳定的SEI表面,有效降低锂离子穿透阻力,从而提高循环次数,提升倍率性能和充电速度。

创新圆柱电芯结构:ATL在多极耳领域有着十余年的技术积累,这也为新能安在圆柱全极耳方面的产品率先落地提供了支撑。据电池中国了解,JP系列产品采用了全极耳电芯结构,电阻仅有 2-4mΩ,较传统圆柱电芯降低80%。

基于材料层级革新和电芯结构工艺的创新,新能安JP系列圆柱电池可以“让每台电动工具更好用”的表现已经吸引到国际电动巨头品牌。近年来,新能安相继与电动工具及吸尘器领域头部客户签署战略合作协议,共同推动电池行业与高功率行业的快速发展。

作为新能安三大核心业务之一,新能安高功率产品之一的无人机电池出货已经稳居行业前列。此次新能安针对当前电动工具应用场景痛点,基于自身技术优势发布的JP40,是公司在电动工具高功率电池领域的一次重要“亮剑”,对提升电动工具使用体验和拓宽应用场景起到积极作用。据悉,除了此次发布的JP40圆柱全极耳电池,未来新能安还将持续丰富JP系列产品矩阵及全球化布局。