Ampace儲能電芯，以安全為基石打造產(chǎn)品力
廈門新能安（Ampace）是寧德時代新能源科技股份有限公司（CATL）和新能源科技集團(tuán)（ATL）兩大全球鋰電巨頭在2021年4月共同投資設(shè)立的合資公司。Ampace將“以極致用戶體驗的綠色能源解決方案，驅(qū)動世界前行，賦能美好生活”作為使命，目標(biāo)市場定位在儲能系統(tǒng)、高功率產(chǎn)品、微型電動兩輪車等中型電池。
在儲能系統(tǒng)領(lǐng)域，Ampace業(yè)務(wù)涵蓋家儲、工商儲、不間斷電源等產(chǎn)品，目前已服務(wù)于中國、美國、英國、歐盟和澳大利亞等國家和地區(qū)的主要客戶。
Ampace儲能電芯選擇軟包磷酸鐵鋰路線。從化學(xué)體系角度，磷酸鐵鋰體系有著安全的本征優(yōu)勢：熱分解溫度高，分解過程中不產(chǎn)生氧氣等助燃?xì)怏w，且滿充態(tài)正極無多余鋰元素，不易過充析鋰。在電芯形態(tài)方面，Ampace選擇軟包路線，一方面是軟包體系有著循環(huán)好，能量密度、功率密度雙高，尺寸靈活等性能優(yōu)勢，另一方面，傳承于寧德新能源（ATL）在軟包領(lǐng)域20年的耕耘，Ampace在軟包電芯的設(shè)計、生產(chǎn)制造及可靠性方面有著深厚的技術(shù)積累，形成690+以上的獨(dú)家專利和大量的技術(shù)Know-how。
Ampace在儲能領(lǐng)域始終堅持以安全為基石打造產(chǎn)品力。Ampace理解的安全是源自設(shè)計、制造、驗證全流程的保證；是從Fresh到EOL的全生命周期安全；是包含了電芯的本征安全，電源管理系統(tǒng)（BMS）的主動安全，以及發(fā)生失效后將危害將至最低的被動安全。
圖1：Ampace安全理念
設(shè)計方面，從客戶需求出發(fā)，充分識別實際應(yīng)用工況中的安全風(fēng)險，并給與充分的設(shè)計余量，保證產(chǎn)品性能可完全彌補(bǔ)原料批次波動、制程COV以及產(chǎn)品使用周期中的自然老化。Ampace實現(xiàn)了從材料基因到系統(tǒng)架構(gòu)，從微觀到宏觀的全方位設(shè)計和驗證。尤其在聚合物隔膜、多極耳卷繞結(jié)構(gòu)、厚涂布等方面具有自己的專利壁壘和技術(shù)護(hù)城河。
Ampace認(rèn)為電芯安全一方面是設(shè)計出來的，另一方面是管理出來的。從原材料管控開始，Ampace沿用ATL一脈相承的供應(yīng)商管理體系，對原材料的準(zhǔn)入有著行業(yè)內(nèi)最高標(biāo)準(zhǔn)。制造方面采用智能制造、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)流程，對影響電芯性能、可靠性的磁性雜質(zhì)、Particle、毛刺、陰陽極錯位等關(guān)鍵工序施加嚴(yán)格管控及檢測。與此同時，Ampace儲能專用的第三代高速拉線的在生產(chǎn)效率及產(chǎn)品一致性方面也處于行業(yè)領(lǐng)先水平。
儲能領(lǐng)域電芯使用周期往往是數(shù)十年，如何保證、證明產(chǎn)品在如此長的生命周期內(nèi)的可靠性是行業(yè)面臨的難題。在這方面，Ampace借助規(guī)模亞洲第一的實驗室，在材料、Cell、PACK、終端系統(tǒng)全層次進(jìn)行充分驗證。在電芯層面，每個體系會有>300顆電芯進(jìn)行超過18個月的測試，以評估電芯全生命周期安全性。除了常規(guī)的循環(huán)等性能測試及濫用測試，團(tuán)隊針對運(yùn)輸震動、高溫高濕等實際工況，制定了工況譜震動、水蒸氣滲透等特殊測試及綜合應(yīng)力串聯(lián)測試。并由專業(yè)的可靠性團(tuán)隊和仿真團(tuán)隊基于歷史大數(shù)據(jù)及數(shù)學(xué)模型，研發(fā)了加速驗證模型、壽命預(yù)測模型。模型顯示, 在日本沖繩工況下，Ampace儲能電芯15年封裝失效率小于10dppm （圖2）。
圖2：Ampace電芯可靠性驗證結(jié)果
從設(shè)計、制造到驗證的嚴(yán)格把控，造就了Ampace電芯卓越的產(chǎn)品力。以家儲62.4Ah電芯為例，凝結(jié)了Ampace低鋰耗石墨、寬溫域電解液、高安全涂層等技術(shù)，表現(xiàn)出高能量密度、長循環(huán)、高安全的綜合特性：其擁有180Wh/kg的高能量密度，>6000圈的循環(huán)壽命以及10年以上的日歷壽命，并具備優(yōu)異的高低溫性能，使用溫度區(qū)間達(dá)到-20℃~55℃。安全性能方面，包括新鮮電芯及EOL電芯，均可通過圓棒沖擊，55℃ 外短路，4.35V過充等嚴(yán)苛的濫用測試 （圖3），并保持電芯不漏液。在最具挑戰(zhàn)的針刺測試中，也表現(xiàn)出鋼釘全貫穿通過的極佳安全性。目前該產(chǎn)品已配套歐美日等地家儲市場，贏得良好口碑。
圖3：Ampace儲能電芯濫用測試結(jié)果
電芯的本征安全是儲能系統(tǒng)的根基，Ampace的電源管理系統(tǒng)（BMS）又進(jìn)一步為系統(tǒng)的安全助力。Ampace BMS系統(tǒng)全生命周期SOH精度5%，BMS精準(zhǔn)策略可延長50%電芯壽命；高精度析鋰檢測技術(shù)，全工況DCR檢測可提前識別電芯析鋰、內(nèi)短路風(fēng)險，云技術(shù)實時監(jiān)控電池異常，為全生命周期安全保駕護(hù)航。
有以上技術(shù)加持，Ampace儲能電芯在全球范圍內(nèi)獲得23項以上的認(rèn)證。在市場端，贏得國內(nèi)外多家主流客戶信賴，累積四年出貨，市場端保持0事故。憑借以安全為基石打造的產(chǎn)品力，Ampace儲能電芯協(xié)助客戶獲2021年Intersolar大獎，殼牌公司零缺陷質(zhì)量獎。
結(jié)語
Ampace認(rèn)為，安全不僅是材料、體系安全，還與設(shè)計余量、工藝制程等方面息息相關(guān)。產(chǎn)品安全是與研發(fā)、生產(chǎn)、管理等各部門相關(guān)的系統(tǒng)性工程。Ampace將持續(xù)圍繞可持續(xù)發(fā)展與可靠性保障, 在儲能領(lǐng)域為用戶提供安全可靠的新能源解決方案。
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