中国是全球最大的两轮电动车生产国和消费国,目前的市场保有量已经超过4亿辆,这个量级已经不仅是构建零碳社会的基本盘的问题,更是关乎民计民生的大问题。在电动两轮车巨大的保有量背后,安全问题也日益突出。而筑造更牢固的电动车安全“防火墙”,打造更安全的电池芯至关重要。

日前,在安阳举行的“克能电池 安芯常伴”克能新能源2024新品发布会”上,克能新能源推出安芯电池X系列产品,实现了从电芯到电池组的8重防护措施,在新国标的基础上实现更高安全等级的产品解决方案。同时,针对80%的电动自行车火灾发生在充电过程的现实问题,克能还为电动自行车锂电行业提出了“五零”的电池安全延伸保障方案,为百姓的用电安全,守护好充电安全防线。

(图为克能新能源创始人、董事长柯克博士)

作为一家中等规格软包锂电研发制造企业,克能新能源始终深耕细分领域。在技术路线上,克能新能源擅⻓软包电池的电芯、电池组、安全应用的整体解决方案。“尤其选用热稳定性高的材料体系,如本次推出的X产品系列,就是以锰酸锂及磷酸盐系作为主要的技术路线。”克能新能源创始人、董事长柯克博士表示。

本次克能新能源发布的X系列电芯主要面向两个应用领域,一是轻型动力电池的领域,其中两轮电动车是目前应用最⼴泛的场景,⽽电池安全又是两轮电动⻋的行业难点,“克能推出的安芯电池也是针对社会焦点和行业难点推出的解决方案”。另外,克能电池在户外电源等储能的领域也有广泛应用。

多重防护实现极致安全

为了保障电芯安全,克能推出了在材料、结构和外壳三个维度的电芯“323”安全保障体系;分别是材料层面的不当使用不爆炸--“不爆”,满电针刺不起⽕--“不烧”,满电针刺无高温--“不烫”;其次是结构层面的防短路和防枝晶“两防技术”;最后是正常使用防腐、防破、防胀的外壳“三防技术”。

“克能X系列软包电芯,即使保护电路失效导致过充过放、外部火烧、机械损毁等极端场景下自身也无爆炸风险;满电针刺不爆炸。”柯克指出,X电芯采用热稳定性高的锰酸锂和磷酸盐系正极材料及最佳电液配方,保障满电针刺不起火。同时,采用新型功能电液添加剂、电液量精准控制专利技术及热压成型智能制造工艺,进行电芯满电针刺,模拟电池内短路和外短路时,不会诱发电芯针刺点高温,不喷发有害浓烟,安全等级高。

柯克现场展示了克能X系列电芯在“三不技术”保障下的满电针刺实际测试效果视频,以红外成像的方式检测的针刺点温度为48.6摄氏度。根据国家强制性标准《电动自行车用锂离子蓄电池安全技术规范》进行满电针刺检测,克能安芯电池确实做到了不起⽕,不爆炸,达到新国标要求,并通过了第三方检测机构检测认证。同时,该产品还实现了针刺点无高温、不冒烟、实际高于国家要求的安全等级。

“在结构方面,采用软包装结构专利技术、隔膜及负极边缘尺⼨最佳余量悬伸设计、极耳封装优化方案,以防⽌正负极片间内部短路。”柯克进一步介绍,同时采用负极涂层梯度孔径设计和匀浆、涂布智能制造工艺保障及最佳电液配方,防⽌低温充电在负极表面的枝晶生产导致内部短路。外壳技术上,正常使用下都能做到防烂包、防破边漏液、防胀气鼓包。

在系统安全方面,为了实现极致安全,柯克表示,克能安芯电池组采用了的5重防护体系,分别是过充膨断保护结构,双重过压保护BMS、热插拔防打火设计、电池壳内一体化防震动结构、防短路集成结构。

不仅是安全性能卓著,克能的电动两轮车XM产品系列,低温性能极其优异,在-20℃环境下容量保持率仍然能够达到90%。其他性能方面,这次推出的XM电芯产品循环寿命可以超过1500次,比传统产品的寿命高出3倍;XF产品循环寿命大于3000次,且具备5C以上持续放电能力。

电池安全延伸解决方案

从技术角度来讲,由于目前整体液态锂离子电池还不能达到本征级安全,国家对电动自行车锂电新国标的大力推进和产业链综合治理,也对电池本身及使用安全提出了更高要求。为响应国家和行业的号召,克能新能源前置创新并开发了⼀套电池安全(企业责任)的延伸解决方案。

“克能开发安芯系列产品的初心,是基于技术使命和企业使命。这两个使命,也将解读为什么克能要做一件看似与电池研发与制造并不直接相关,却与电池安全使用息息相关的使命与责任。”柯克介绍道。

行业周知,因为液态电解质锂电池产品的特点,热失控的概率即使无限趋近于0,使用安全的风险概率也必然大于0。当前80%的电动自行车热失控事件都在充电过程中发生,所以当整个行业面临热失控难以避免,电池充电保护就成为电池安全使用的重要一环。

“克能创业之初,就制定了‘致力于成为安芯给力的动力电池专家’这一目标,守护好每个家庭的用电安全,也包括守护他们身边的最后一道防线。”柯克表示。

据介绍,克能自主研发并经第三方检测机构认证的电池安全延伸解决方案的防护装置,上面写有甲骨文的“安”字样,甲骨文的释意为稳定、稳妥,没有危险。克能想赋予这个“安”以安全安芯之意,也代表着成长于安阳的克能,在现阶段锂电安全解决方案百家争鸣的进程中,提供一种新的探索和补充。

这一电池安全的延伸解决方案,采用“膨断+热断”的防护原理,从早期的防护介质降温来防止电芯热失控,到中期的防电池组内“热扩散”,再到末期的防浓烟、易燃爆气体二次灾害防控,形成“五零” 交互式自动响应:零人工监管、零外力持续供应、零电器化学感应及传感器、无需电器控制系统、无需特种材料;实现高安全等级锂电充电自动防护,达到防呆、降本、保安全的成效。

“这款解决方案的装置,对于行业内高安全等级软包电池的充电防护,可大幅降低安全使用成本,做到定向安全防护的同时惠民便捷。”柯克指出,克能新能源也期待以此解决方案为民计民生保驾护航。

一个安芯常伴的选择

“从创业之初,克能就走上独立自主知识产权的发展道路。”据柯克介绍,目前克能新能源在研发上拥有三个省级研发战略平台,在生产上公司的智能制造车间装备了行业先进的数字化设备,通过MES系统,实现了对产品的可追溯化管理,确保产品品质。

值得注意的是,克能开发的全球首款软包锰酸锂电芯用在户外电源的产品,在耐低温、便携性和经济性上都非常具有竞争力。在海外市场的一款多功能家庭储能产品也备受关注和欢迎,另外一款用于卡车驻车空调及启动的电源产品,是一款定制化能量与功率兼顾型磷酸铁锂产品。

截至目前,克能安芯锂电X电芯系列产品,不仅已经实现标准化产品的规模量产;还可以完成能量/倍率兼顾,容量/尺⼨定制化的产品供应。在柯克看来,电池企业作为产业链的核⼼环节,需要不断适应并满足市场变化和技术迭代的需求,这也是克能的不懈追求。

在产能方面,目前克能的安阳基地二期已经投产,预计近期克能将达到4GWh的产能。在研发及产品应用上,公司将持续创新突破,在国内外市场上快速增⻓,企业全面发展,再上一个新台阶。

(图为克能新能源创始人、董事长柯克博士)

“克能是一群奋斗者组成的克能,也是一家为风雨兼程的奋斗者们服务的企业,克能团队励志为每一位奋斗者提供一份安心前行的动力,一个安芯常伴的选择。”柯克感慨说,从进⼊这个⾏业,他就对事业怀抱坚定执着的信念,作为电池行业的从业者、创业者,克能将不断努力,不忘初心、砥砺前行。

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