方寸之间显功力,细微之处见真章。电池巨头的技术创新越来越难,但也更具有“颠覆性”。
随着材料体系、系统结构等层面的创新逐步被攻克,电池技术创新也来到了最为棘手的电芯内部结构和工艺层面。

特斯拉在2020年电池日上发布了大圆柱电池,但受限于全极耳模切、揉平和激光焊接等工艺痛点,大圆柱至今仍未大规模产业化。
不只是大圆柱电池,在目前占市场绝对主力的方形电池领域,当前市场普遍采用长极耳(约30mm)结构设计,这种设计不仅浪费了电芯内部空间,同时电子传输路径也较长,无法使电池性能发挥到极致。
然而,对电池内部空间的极致榨取以提升电池性能,既是电池工程师们孜孜不倦进行技术创新的源动力,更是电池巨头在新一轮市场竞争中的利器。
2022年8月,作为电池新势力的瑞浦兰钧,首次对外发布了“问顶”电池技术,今年4月,瑞浦兰钧对外发布了容量高达320Ah和340Ah的问顶储能电池。10月,问顶320Ah储能电池正式量产,率先开启了大容量储能电芯规模化应用时代。

日前,多个机构公布的数据显示,问顶320Ah储能电池实际容量达到335Ah,实际能量达到1070Wh,循环寿命稳定超10000次,能量效率达95.4%,能够为客户减少15%的占地面积投资,投资回报率提升10%。
在动力电池方面,得益于问顶技术赋能,同尺寸的方形磷酸铁锂电池(LFP),电池容量提升10%。
今年5月,瑞浦兰钧董事长曹辉在接受媒体采访时曾直言,从方形电芯极耳结构技术迭代的趋势来看,通过问顶技术将极耳重新“立起来”,电池内部的顶端空间由现在的15mm缩减到8mm,是一个巨大的技术进步,该技术的诞生将对电池结构产生深远影响,未来三到五年内,预计会有更多企业加入这一技术阵营。
在交谈中,小编感觉到曹辉是那种低调、务实的工程师形象。事实上,不仅是曹辉本身,其实瑞浦兰钧在整个行业给人的感觉也是非常低调。直到2022年,全球储能电池出货量TOP3阵营里出现了一个令许多人感觉有些陌生的名字——瑞浦兰钧,就好像是突然冒出来的一家实力强大的企业,这才引起了很多人的关注。尽管曹辉及瑞浦兰钧一直较为低调,但敢于说出上述豪言,这背后是其技术团队数十年如一日,攻克方形电池这一业界“珠峰”的技术底气和自信。
事实上,自去年8月发布,今年5月问顶动力、储能电池纷纷亮相及送样测试反馈结果来看,问顶电池极致性能的提升,极致结构的优化,带来的电池性能、降本、安全等多维度的升级,已经获得车企、储能客户的积极认可和浓厚兴趣,瑞浦兰钧正在推动电池全面“问顶化”。

近日,曹辉接受了电池中国专访,就问顶技术研发背后的故事,问顶电池全域化布局,企业发展、产能布局、全球化以及行业焦点话题等进行了交流。
01
何为问顶?
据介绍,“问顶电池”的创新之处在于缩短极耳长度,改变其与转接片的连接方式,采用一体化焊接技术,使得电芯内部结构实现了一体化的连接,把原有的顶部空间由15mm缩减到了8mm,使电芯内部空间利用率有效提升7%以上。
从电池内部结构来看,电池卷芯的顶部基本上和盖板的下底面已经非常接近,这也是瑞浦兰钧将其命名为“问顶电池”的原因之一。
显然,电芯内部空间利用率的提升,可以让电芯内部容量更高,同时让电芯内部更稳定、可靠,从而使得电池有着更高安全、更长循环等特点。
据曹辉介绍,采用问顶工艺的磷酸铁锂电池,体积能量密度可以达到450Wh/L,现有电池包同等尺寸下,可以让磷酸铁锂电池续航里程突破700公里。
而三元电池体积能量密度可以做到650Wh/L,同等电池包尺寸下续航里程突破1000公里,高镍三元动力电池的电动车有望突破1200公里。
不仅于此,问顶电池通过创新缩短了电子传输速度路径,并提升了离子的传输能力,使得电池在安全、充放电性能上实现了跃进。据悉,目前基于问顶技术赋能电池能实现同尺寸下10%的电池容量提升、2-4C的超级快充能力及无U型弯折的高安全性能。
当然,问顶技术的诞生并非一蹴而就,这一技术的优势大家都看得见,但如何做到并非易事。“问顶电池我们研发积累了很多年,”曹辉表示,追求电池多个性能的平衡,比如好的循环性能、高安全、非常好的成本,大家都在努力,希望找到一个最佳的平衡点,瑞浦兰钧经过长时间的讨论和验证,认为要提高电池能量密度,还要保证高功率和循环,就要做好两件事:一个是电池电阻与电子传输路径;一个是提升离子的传输能力。
曹辉表示,“问顶电池里面,电子传输路径是最短的,我们没法改变电子传输速度,但可以缩短传输路径,缩短极耳长度就是其一;在提升离子传输能力方面,团队通过电化学体系的设计创新实现了这一点。”
具体创新结果来看,问顶电池极耳长度从传统电芯的30mm减少到13mm,缩短电子传输路径;采用双高固液态界面技术,使锂离子传输速度提升30%。
据了解,为了实现极耳路径的缩短和采用一体化焊接工艺,瑞浦兰钧还与设备企业联合研发,创新开发出相应设备。
得益于单颗电芯容量的提升,可以做到同等电量下,电池包内电芯数量更少,PACK设计和管理更便捷,真正实现了性能向上,成本向上。问顶技术在高能量密度、快充、高功率、低成本等方面的新平衡,实现了高安全+长续航+低成本兼得,无疑在新能源汽车快速普及的当下,具有重要意义。
此外,除了电芯结构技术创新,“问顶电池”还融合了工艺技术、装备技术、内部电化学特征及稳定固液态界面的尖端技术,最终实现电池性能的优异表现。
问顶技术的诞生突破了传统方形电芯内部空间利用率的极限,使得其电芯内部空间利用率提升到新的水平,将极大提升不同材料体系电芯能量密度和容量,这无疑会引领电芯内部空间利用新风向,将成为方形电池技术创新新的里程碑。“问顶”电池的量产落地,不仅是瑞浦兰钧从电芯到系统制造的一次飞跃,也是整个方形电池技术迭代的一大步。
02
全域“问顶”
从第三方的测试数据来看,瑞浦兰钧320Ah问顶储能电池实际容量大于335Ah、循环寿命超10000次、能量效率高达95%,电芯体积不变,内部空间利用率提升4.5%,系统能量提升15%以上,以及原材料及部件成本降低5%的多维度数据表现,已经为其赢得了广泛合作。
据悉,今年以来,瑞浦兰钧在储能领域分别与全球储能集成商中车株洲所、科陆、Powin、SUNPIN SOLAR、Energy Vault、科华数能、采日能源、双一力、青禾新能源等多个国内外主流客户签下大额订单。
在动力领域,公司也与多家国内外主流车企达成战略合作,且有多家知名车企在测试完问顶电池后,兴趣浓厚,积极接洽。
事实上,针对不同的应用场景,产品需求也出现了分化,而瑞浦兰钧正计划将“问顶”技术全面覆盖,以推动多个应场景的技术更迭。
“随着新能源市场需求的不断扩大,客户需求也在不断变化,针对不同行业及场景的能源需求,单一的产品已经无法满足市场需求。”曹辉表示,瑞浦兰钧构建了基于问顶技术适用于动力和储能多种新能源应用场景的产品矩阵,以问顶技术赋能更多产品,为不同客户提供了多样化、精细化的选择,进一步助推尖端创新技术在更广泛领域落地,加速新能源领域规模化应用。
上个月,在德国慕尼黑IAA MOBILITY 2023上,瑞浦兰钧亮相了全矩阵问顶家族系列产品。
其中在动力领域,目前瑞浦兰钧已推出158Ah、200Ah动力电池、问顶R300、R600长电芯;
在储能领域,瑞浦兰钧推出了问顶320Ah、340Ah储能电池。
相信,瑞浦兰钧接下来会根据市场应用场景的发展,继续推出问顶系列产品矩阵,用重新定义电池技术的问顶工艺,为市场提供全新的解决方案。
03
低调工程师文化创下的全球top级电池企业
在2022年,瑞浦兰钧提前完成了“五年百亿”的销售目标。其中,2022年瑞浦兰钧储能出货量位居全球第三,锂电池装机量年复合增长率排名第一。
对于这个成绩,曹辉则多次强调:这是时代赋予的机会。
曹辉早年就读于中南大学。据悉,这所学校的学生占据了当下中国锂电领域“半壁江山”。曹辉坦言,自己是稀里糊涂进了这个专业,进入了锂电领域,但一做就是二十多年,“当时开始研究电池的时候就意识到锂电池的优势太明显了,随后我们也见证了锂电在很多领域pk掉铅酸、镍铬等电池。”谈及这些,曹辉不无感慨地说道,那个时候中国在锂电池领域还是个学生,但是现在中国已经成为全球锂电的主导者和引领者了,整个发展跌宕起伏、波澜壮阔,发展太快。
而瑞浦兰钧能在这激流勇进的赛道中成长起来,并迅速成为行业头部企业,曹辉认为主要是做对了两件事:其一是公司基于市场发展的洞悉,无论是储能还是动力,都及时地将自身技术转化为产品,推出最为契合当下市场需求的产品;其二是取决于公司产品本身质量可靠,真正满足了终端客户的切实需求。
实际上,直到现在,瑞浦兰钧的团队也都是做技术出身,而其背后的青山集团,也同样给人比较低调的印象。曹辉在接受专访时也坦言,正是因为包括技术团队和其本人都是技术出身,导致了瑞浦偏工程师文化。
但无疑,好的产品终将征服全球市场。
随着其储能电池订单“肉眼可见”地快速增长,以及拿下国内外多家主流车企订单,瑞浦兰钧也开始谋划全球布局。
访谈中,曹辉介绍了为何在2022年才开始将产能快速提上来。“瑞浦的产线项目要跟真实的市场需求订单匹配好,不会建没有客户需求的大量产能。”曹辉表示,如果公司的产线利用率低于75%是没有理由建新产线的,在产能布局中要同步控制风险,“如果产线空置率高,不仅没有规模效应,还会造成资源浪费和企业发展的巨大负担。”
现如今,接连拿下国内和海外多个客户的确定性订单,瑞浦兰钧已经在国内的华东、华南、西南完成锂电产能布局。曹辉表示,公司海外第一个基地大概率会落在东南亚:一是东南亚本身在新能源汽车、储能这些领域市场潜力巨大;二是欧美等国对东南亚各国贸易政策较为友好;当然最为重要的是,目前瑞浦兰钧的控股股东青山集团在东南亚有着扎实的布局,可以为瑞浦兰钧在海外赋能。此外,瑞浦兰钧有非常多的客户在欧洲,未来其第二座海外基地也大概率会落在欧洲。
而在短期产能规划上,据曹辉透露,预计到2025年,公司锂电产能将达150GWh。

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