全固态、5C快充、大圆柱电池，国轩高科新品“三连发”

摘要

技术创新推动优质产能发展。

今年以来，以超充、大圆柱和固态等为代表的高性能电池，产业化新进展频发，正加速推动锂电产业链朝着更优质生产结构的方向迭代。

在第十三届科技大会上，国轩高科正式推出“G刻”5C超快充电池、“星晨”高镍三元大圆柱电池两款新一代电池，同时对公司首款全固态电池“金石”的相关技术进行了介绍。

首先，基于对“续航焦虑的本质是补能焦虑”的洞察，国轩高科推出了全系支持5C超充的“G刻”电池。  

5C意味着其能够实现9.8min补能10%-80%、15min补能5%-90%、25min补能0%-100%。   “全系”则既意味着支持纯电、增程混动等全场景应用，同时覆盖了磷酸铁锂、磷酸锰铁锂和三元等多元材料体系。

在带电量方面，“G刻”铁锂系电池包容量最高超75kWh，可实现600km以上续航；三元电池包容量超100kWh，可实现800km以上续航。

更进一步来看，在正极方面，“G刻”主要通过将铁锂压实密度提升至2.65g/cc、将三元电压提升至4.45V，并对材料整体进行高熵掺杂和梯度包覆来实现高稳定与低阻抗。

另据工程研究总院副院长曹勇博士介绍，“G刻”电池在能量密度上的表现突出，即可于铁锂电池单体上实现190Wh/kg的能量密度、在三元电池单体上实现255Wh/kg的能量密度，同时兼具5C快充能力。   在负极方面，“G刻”基于多元石墨材料，通过对其梯度孔隙率进行改善、建立多维超导网络、提高粘结剂分布和剥离强度等，来达到极片电阻率降低30%的效果。

辅材上，“G刻”还运用了电导率超过12.4mS/cm的低粘复合电解液、吸液能力提高150%的超薄复合涂层隔膜等，并对结构进行极简改造，最终实现超快充能力的突破。

热管理方面，国轩针对三元材料采用多面冷却的解决方案，可实现单电芯换热面积提升200%；针对铁锂材料则采用的是底部冷却的策略，可相应提升3%体积利用率。另结合陶瓷复材、高压防拉弧、纳米隔热等，，“G刻”可实现电芯间的0热扩散。

产业化进度上，G刻电池“发布即量产”，目前已开始推进整车夏标的测试。

瞄准D、E级车对高性能电池的需求，国轩高科基于高镍三元和4695大圆柱结构推出了大圆柱快充电池“星晨电池”。

星晨电池容量为33.6Ah，质量能量密度达285Wh/kg，体积能量密度达775Wh/L，并可在常温循环2500次保持70%的健康状态。

快充性能方面，星晨电池支持4C快充，即9分钟内从10%补能达到70%。

具体来看，星晨电池采用国轩自研的第二代硅碳材料，可实现1800mAh/g的克容量（提升30%）、1Ωcm电阻率（降低100倍）、92%首效、35%满电膨胀和1200圈的单片电池循环。

其在极速电解液方面的创新则体现为60%的离子电导率提高、30%的电解液粘度降低和20%界面阻抗的降低。

电芯层面上，通过对电芯进行梯度极片设计，可使得迂曲度降低20%、离子传输路径降低30%；新型结构件设计则将空间利用率提升了6%，最终可支持6C充电。

在产品研发之外，国轩高科在制造与供应链垂直整合上的能力也使得星晨产品的综合优势明显。

据介绍，国轩高科第七代桐城工厂已实现um级精度生产；生产故障率严控在ppb级，cov降低50%。通过自动化生产，该工厂实现了单GWh人力成本降低37.5%；叠加公司在材料端垂直整合及回收再利用上的布局，最终达到制造费用降低50%的效果。

在制造与供应链的支持下，星晨电池预计可于今年四季度实现量产，并先为国外主机厂进行供货。   此外，国轩高科也公开了其磷酸锰铁锂启晨电池的最新进展：预计今年Q2在滁州工厂实现SOP；第一批搭载启晨电池的电动车则将于Q3进入SOP。

启晨电池已获得2个客户量产定点，另为超过15家客户送样并进入测试阶段。

国轩高科还首次对其在全固态电池领域的技术选择与产品布局进行了介绍。

国轩全固态电池团队在材料端的三个技术突破主要是微纳化固体电解质、超薄膜包覆单晶正极和三维介孔硅负极。

国轩全固态电池选择的是硫化物电解质路线。基于对硫银锗矿型材料的微纳化处理（D50不超过500nm），其电解质可实现超过10mS/cm的高电导率。

此外，其超薄膜包覆的单晶正极可实现比容量为220mAh/g、三维介孔硅负极比容量则为1500mAh/g。

基于以上技术，国轩高科推出首款全固态电池产品“金石电池”。其中30Ah全固态电芯可实现350Wh/kg的质量能量密度，800Wh/L的体积能量密度，电芯体系循环次数则可达3000次以上。

相关PACK则可实现80%的质量成组率，280Wh/kg的系统能量密度，并支持单次充电续航1000KM。这意味着公司已实现从模具电池到车规级电芯制造的突破。

目前，金石电池已一次性通过了200度热箱测试，安全性远超国标需求。

据固态电池项目总工程师潘瑞军介绍，在比较保守的时间线下，国轩全固态电池预计会在2027年进行小批量上车试验；产业链建立起来的情况下，预计2030年会瞄准350Wh/kg全固态进行量产。

 

审核编辑：刘清