一颗不会热失控的电芯就是一个电池包？这么“黑”的黑科技还不来看看

电池组只有一个电芯，续航可超过1000公里，绝对安全。这三个关键词栏会让你眼前一亮吗？这似乎是对“黑科技”的描述，并不是在遥远的未来。2021年，带有这些关键词的电池即将问世。作为拥有这些关键词的企业，慧能科技近日与第一电气网进行了深度交流，独家披露了慧能在固态电池研究过程中的最新技术。如何做到绝对安全的电池正所谓世界没有绝对。企业对外说话往往不会说太多。但在交流过程中，慧能在动力电池的安全性上数次提到“绝对”，这也是慧能此次披露的新技术的重点。今年北京车展期间，第一电网组织了一场以“我最喜欢的电动汽车”为主题的用户沟通会，在场的电动汽车用户对自己目前的购车决策重点进行了投票。最终结果显示，安全以绝对优势超过续航，成为这些用户购车决策的第一要务。围绕电池安全，如何保证自己的电动车不会失控，是消费者最关心的问题。最近威马因为部分车型搭载的电池存在热失控隐患而不得不开始召回，舆论对这一话题的热度也达到了顶峰。

电池热失控是指电池内部化学反应的产热速率远高于散热速率，大量热量在电池内部积累，导致电池温度迅速升高，最终导致电池起火或爆炸。整个过程大致可以分为上图所示的五个阶段。一旦引发热失控，在电池模块和电池组的设计和保护机制层面很难防止。如何在热失控化学反应过程中阻止反应继续进行，成为解决热失控问题的关键。对于慧能来说，ASM技术是关键。所谓ASM，全称是主动安全机制，中文翻译过来就是主动安全机制。因为是核心专利机密，慧能没有公开ASM实现主动安全的原理。“ASM可以主动终止引入后电池的热失控反应。你可以把它想象成当能量快速变化时，ASM会自己‘杀死’电池，把电池变成石头，让电池停止反应，从而把电池变成稳态。”慧能相关负责人告诉第一电网。

既然有“主动”，自然就有“被动”的组合，双剑合璧才是达到“绝对安全”标准的保障。根据慧能的说法，“被动”安全是指固态电池本身的特性。因为没有隔板，没有PP/PE，所以没有第二阶段反应。同时，氧化物电解质延缓了正极的分解，大大降低了产热范围。加入ASM主动安全机制后，第三至第五阶段的极性化学反应将被自阻断。“这两者的结合使我们能够确保模块甚至电池组不会发生任何热失控反应。使用ASM的电池甚至不会出现假热失控。”

这里的伪热失控是指辉能的电池在电弧试验过程中温度暂时升高然后降温的现象(在近似绝热的环境下测试分析被测样品的放热行为，反应接近真实反应过程，可以得到热失控条件下表观放热反应的动力学参数)(上图前面部分介绍)，整个过程不存在热失控的风险。引入ASM后，不发生虚假热失控(上图引入后的部分)。“所以各种高能材料在高密度包装下可以没有安全顾虑。”相关负责人……慧能介绍。新能源汽车如果换成CIP电池组，续航会超过引进ASM的1000公里，安全性能的提升只是一方面。安全性有了保证，电池组的可想象空间也得到扩展，最直观的就是电池组的结构变化。

从慧能电池组最新的结构图可以看出，第一层和第四层是整个电池组的上下盖，第三层是电池组的绝缘散热材料，中间黄色部分是电芯。"我们称这项技术为CIP，Cell是Pack，一个电池就是一个电池组."惠能介绍。

模块化结构的MAB以前，为了安全起见，慧能的MAB(多轴双极电池组)还是保留了大模块(类似于CTP)。“以前不是不能没有模块，但是ASM引入后，可以去掉相应的安全元件，使得封装的容积效率大于85%，也就是说电池组中85%的元件都是充电原厂件(根据慧能提供的数据，T公司的数值约为33)。慧能透露，这款即将上市的电池的电芯配方是NCM811正极+28%SiOx负极，仍然是混合固态，整个电芯只含有不到4%重量的胶体电解质。采用MAB技术制成包后，体积能量密度达到480 Wh/L。”如果将配备圆柱形电池的T电池组换成这个CIP电池组，根据能量密度续航里程将达到1159km。“同时，随着群体效率的提高，包的体积进一步缩小，使得慧能的电池组完全处于汽车的蓝色安全区内(如下图所示)，从而降低了发生事故时电池组碰撞的概率，进一步提高了其安全性。

另一方面，由于采用了双极电池技术，慧能的电池可以直接堆叠串联在电池中，从而进一步降低电阻值，最直接的影响就是发热量变小，热量分布更加均匀。“ASM和多轴双极技术的结合使我们能够完成整个CIP封装过程，而成本仅为传统电池组封装的35%。”慧能告诉第一电网，“与此同时，电池的制造工艺也进一步简化了。”由于没有电解液，省去了注液的步骤，同时由于电池组直接从电极片堆叠而成，省去了模块环节，比传统的液体电池组节省了45%的工序。另一方面，在生产设备方面，汇能仅用单轴自动化设备就可以实现简化、高速的内部堆叠和串联，从而进一步降低资金投入。“工艺的简化可以使电池组整体成本比传统液体电池降低20%，单位容量提高3倍；减少使用机械的复杂性和精简工厂的设施将减少23%的投资。“据报道，在产能达到20GWh后，惠能电池组的成本将降至100美元/千瓦时甚至更低。争分夺秒对于汇能科技来说，未来市场竞争的三张王牌——LCB(锂陶瓷电池)+MAB+ASM已经集齐。固态电池+多轴双极电池高密度封装技术+主动安全机制，使电池在绝对安全的前提下实现了能量密度的提高和成本的降低。一旦正式投入市场，相信会成为动力电池市场不可忽视的力量。

同时，慧能固态电池的参数仍有进一步提升的空间。据预测，2023年SiOx阴极中硅的比例达到100%时，能量密度将大幅提升，成本将降低32%(固定容量10GWh的情况下)。对于慧能来说，目前最重要的任务是争分夺秒，尽快形成规模效应，让成本优势尽快体现出来。据了解，搭载ASM技术的新型电池将于2021年在桃园工厂量产，产能约为0.5~1GWh。“同时，我们还要登陆内地，复制生产线。这并不太难。”慧能预测2023~2024年产能达到7~27GWh，包括选址、建厂、产业链合作等。然而，在此期间仍存在不确定性。在此前与汇能科技的沟通中，CEO杨思远曾承认，当代安培科技有限公司是汇能真正重要的竞争对手。不久前，当代安培科技有限公司董事长曾玉群在一次公开讲话中透露，当代安培科技有限公司新开发的产品不能着火，只能冒烟。预计该产品将于今年年底在部分高端型号中量产。与此同时，当代安培科技有限公司还在研究一种新的电池集成技术。这项技术的全称是CTC(Cell to Chassis)，是将电池和底盘集成在一起，再通过创新架构将电机、电控、DC/DC、OBC等车载高压集成在一起的技术。这两项最新披露的技术与惠能ASM和CIP技术有许多相似之处。不过慧能对自己的技术还是充满信心的。“正是因为我们在固态电池领域率先进入模块和封装阶段，才发现这样的安全问题不得不解决，所以花了很多心思才做出ASM技术。在生产成熟度方面，我们领先丰田6年，领先quantumscape 7 7年。”同时，汇能从材料、结构、设备到回收都有研发。加上投资早，布局比较广，形成了专利“护城河”。据悉，惠能有望在2022年迎来第一波安装，但具体合作车企惠能暂时未透露。除了此前披露的杭州，近期多地也在推进选址。

(今年7月，慧能与杭州市临安区人民政府签约。)在这次交流中，我们和慧能达成共识:未来新能源市场能有多大，关键在于动力电池技术能有多大。根据高盛和《2019年全球电动汽车展望》，保守估计，到2025年，全球动力电池市场需求将达到960GWh，到2030年，这一数字将上升至1840GWh。“但如果动力电池技术有所突破，整个市场将在保守估计的基础上增长187%。”惠能介绍。

同时，慧能也认为，2021年仍然是“飓风血雨”的一年，国外车企已经开始在新能源领域发力，众多重磅车型也将依次上市轰炸市场；自主品牌创造新品牌，寻求“独立”，是为了巩固和扩大自己潜力更大的“蛋糕”；新生力量也经历了第一轮淘汰，能量逐渐增强...作为新能源汽车的关键部分，动力电池企业也在“风起云涌”，行业洗牌可能正在临近。但这种“血液”受到市场和消费者(尤其是“等待党”)的喜爱，新能源产业发展的美好蓝图正在加速实现。电池组只有一个电芯，续航可超过1000公里，绝对安全。这三个关键词栏会让你眼前一亮吗？这似乎是对“黑科技”的描述，并不是在遥远的未来。2021年，带有这些关键词的电池即将问世。作为拥有这些关键词的企业，慧能科技近日与第一电气网进行了深度交流，独家披露了慧能在固态电池研究过程中的最新技术。如何做到绝对安全的电池正所谓世界没有绝对。企业对外说话往往不会说太多。但在交流过程中，慧能在动力电池的安全性上数次提到“绝对”，这也是慧能此次披露的新技术的重点。今年北京车展期间，第一电网组织了一场以“我最喜欢的电动汽车”为主题的用户沟通会，在场的电动汽车用户对自己目前的购车决策重点进行了投票。最终结果显示，安全以绝对优势超过续航，成为这些用户购车决策的第一要务。围绕电池安全，如何保证自己的电动车不会失控，是消费者最关心的问题。最近威马因为部分车型搭载的电池存在热失控隐患而不得不开始召回，舆论对这一话题的热度也达到了顶峰。

电池热失控是指电池内部化学反应的产热速率远高于散热速率，大量热量在电池内部积累，导致电池温度迅速升高，最终导致电池起火或爆炸。整个过程大致可以分为上图所示的五个阶段。一旦引发热失控，在电池模块和电池组的设计和保护机制层面很难防止。如何在热失控化学反应过程中阻止反应继续进行，成为解决热失控问题的关键。对于慧能来说，ASM技术是关键。所谓ASM，全称是主动安全机制，中文翻译过来就是主动安全机制。因为是核心专利机密，慧能没有公开ASM实现主动安全的原理。“ASM可以主动终止引入后电池的热失控反应。你可以把它想象成当能量快速变化时，ASM会自己‘杀死’电池，把电池变成石头，让电池停止反应，从而把电池变成稳态。”慧能相关负责人告诉第一电网。

既然有“主动”，自然就有“被动”的组合，双剑合璧才是达到“绝对安全”标准的保障。根据慧能的说法，“被动”安全是指固态电池本身的特性。因为没有隔板，没有PP/PE，所以没有第二阶段反应。同时，氧化物电解质延缓了正极的分解，大大降低了产热范围。加入ASM主动安全机制后，第三至第五阶段的极性化学反应将被自阻断。“这两者的结合使我们能够确保模块甚至电池组不会发生任何热失控反应。使用ASM的电池甚至不会出现假热失控。”

这里的伪热失控是指辉能电池在电弧试验过程中温度暂时升高然后冷却的现象(被测样品的放热行为在近似绝热的环境下进行测试分析，反应接近真实反应过程，app的动力学参数……可以得到热失控条件下的ent放热反应)(上图前面部分介绍)，整个过程没有热失控的风险。引入ASM后，不发生虚假热失控(上图引入后的部分)。“所以各种高能材料在高密度包装下可以没有安全顾虑。”慧能相关负责人介绍。新能源汽车如果换成CIP电池组，续航会超过引进ASM的1000公里，安全性能的提升只是一方面。安全性有了保证，电池组的可想象空间也得到扩展，最直观的就是电池组的结构变化。

从慧能电池组最新的结构图可以看出，第一层和第四层是整个电池组的上下盖，第三层是电池组的绝缘散热材料，中间黄色部分是电芯。"我们称这项技术为CIP，Cell是Pack，一个电池就是一个电池组."惠能介绍。

模块化结构的MAB以前，为了安全起见，慧能的MAB(多轴双极电池组)还是保留了大模块(类似于CTP)。“以前不是不能没有模块，但是ASM引入后，可以去掉相应的安全元件，使得封装的容积效率大于85%，也就是说电池组中85%的元件都是充电原厂件(根据慧能提供的数据，T公司的数值约为33)。慧能透露，这款即将上市的电池的电芯配方是NCM811正极+28%SiOx负极，仍然是混合固态，整个电芯只含有不到4%重量的胶体电解质。采用MAB技术制成包后，体积能量密度达到480 Wh/L。”如果将配备圆柱形电池的T电池组换成这个CIP电池组，根据能量密度续航里程将达到1159km。“同时，随着群体效率的提高，包的体积进一步缩小，使得慧能的电池组完全处于汽车的蓝色安全区内(如下图所示)，从而降低了发生事故时电池组碰撞的概率，进一步提高了其安全性。

另一方面，由于采用了双极电池技术，慧能的电池可以直接堆叠串联在电池中，从而进一步降低电阻值，最直接的影响就是发热量变小，热量分布更加均匀。“ASM和多轴双极技术的结合使我们能够完成整个CIP封装过程，而成本仅为传统电池组封装的35%。”慧能告诉第一电网，“与此同时，电池的制造工艺也进一步简化了。”由于没有电解液，省去了注液的步骤，同时由于电池组直接从电极片堆叠而成，省去了模块环节，比传统的液体电池组节省了45%的工序。另一方面，在生产设备方面，汇能仅用单轴自动化设备就可以实现简化、高速的内部堆叠和串联，从而进一步降低资金投入。“工艺的简化可以使电池组整体成本比传统液体电池降低20%，单位容量提高3倍；减少使用机械的复杂性和精简工厂的设施将减少23%的投资。“据报道，在产能达到20GWh后，惠能电池组的成本将降至100美元/千瓦时甚至更低。争分夺秒对于汇能科技来说，未来市场竞争的三张王牌——LCB(锂陶瓷电池)+MAB+ASM已经集齐。固态电池+多轴双极电池高密度封装技术+主动安全机制，使电池在绝对安全的前提下实现了能量密度的提高和成本的降低。一旦正式投入市场，相信会成为动力电池市场不可忽视的力量。

同时，慧能固态电池的参数仍有进一步提升的空间。据预测，2023年SiOx阴极中硅的比例达到100%时，能量密度将大幅提升，成本将降低32%(固定容量10GWh的情况下)。对于慧能来说，目前最重要的任务是争分夺秒，尽快形成规模效应，让成本优势尽快体现出来。据了解，搭载ASM技术的新型电池将于2021年在桃园工厂量产，产能约为0.5~1GWh。“同时，我们还要登陆内地，复制生产线。这并不太难。”慧能预测2023~2024年产能达到7~27GWh，包括选址、建厂、产业链合作等。然而，在此期间仍存在不确定性。在此前与汇能科技的沟通中，CEO杨思远曾承认，当代安培科技有限公司是汇能真正重要的竞争对手。不久前，当代安培科技有限公司董事长曾玉群在一次公开讲话中透露，当代安培科技有限公司新开发的产品不能着火，只能冒烟。预计该产品将于今年年底在部分高端型号中量产。与此同时，当代安培科技有限公司还在研究一种新的电池集成技术。这项技术的全称是CTC(Cell to Chassis)，是将电池和底盘集成在一起，再通过创新架构将电机、电控、DC/DC、OBC等车载高压集成在一起的技术。这两项最新披露的技术与惠能ASM和CIP技术有许多相似之处。不过慧能对自己的技术还是充满信心的。“正是因为我们在固态电池领域率先进入模块和封装阶段，才发现这样的安全问题不得不解决，所以花了很多心思才做出ASM技术。在生产成熟度方面，我们领先丰田6年，领先quantumscape 7 7年。”同时，汇能从材料、结构、设备到回收都有研发。加上投资早，布局比较广，形成了专利“护城河”。据悉，惠能有望在2022年迎来第一波安装，但具体合作车企惠能暂时未透露。除了此前披露的杭州，近期多地也在推进选址。

(今年7月，慧能与杭州市临安区人民政府签约。)在这次交流中，我们和慧能达成共识:未来新能源市场能有多大，关键在于动力电池技术能有多大。根据高盛和《2019年全球电动汽车展望》，保守估计，到2025年，全球动力电池市场需求将达到960GWh，到2030年，这一数字将上升至1840GWh。“但如果动力电池技术有所突破，整个市场将在保守估计的基础上增长187%。”惠能介绍。

同时，慧能也认为，2021年仍然是“飓风血雨”的一年，国外车企已经开始在新能源领域发力，众多重磅车型也将依次上市轰炸市场；自主品牌创造新品牌，寻求“独立”，是为了巩固和扩大自己潜力更大的“蛋糕”；新生力量也经历了第一轮淘汰，能量逐渐增强...作为新能源汽车的关键部分，动力电池企业也在“风起云涌”，行业洗牌可能正在临近。但这种“血液”受到市场和消费者(尤其是“等待党”)的喜爱，新能源产业发展的美好蓝图正在加速实现。

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