[汽車之家 新鮮技術(shù)解讀] 早在8月份,寧德時(shí)代就公布了全球首款采用磷酸鐵鋰材料并可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)的4C超充電池——神行超充電池。而在近日的奇瑞科技Day活動(dòng)上,奇瑞汽車和寧德時(shí)代正式發(fā)布了戰(zhàn)略合作,也宣告了神行超充電池即將在星途星紀(jì)元ES上首次搭載。一時(shí)間,這款性能夸張的磷酸鐵鋰產(chǎn)品受到了業(yè)內(nèi)的重點(diǎn)關(guān)注。為什么選擇磷酸鐵鋰?超充速度到底有多快?借著科技Day上寧德時(shí)代舉辦的專訪,我們也跟大家一起來了解一下這款讓神行太保戴宗都望塵莫及的黑科技。
●什么是神行超充電池?
按照官方說法,神行超充電池是全球首款采用磷酸鐵鋰材料并實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)的4C超充電池,我認(rèn)為其中最核心的關(guān)鍵詞在于4C。
所謂4C,說的其實(shí)是電池的充電倍率,即電流相對電芯額定容量的倍數(shù)。比如說1Ah的電芯用1A的電流進(jìn)行充電,1÷1=1,那就可以簡單理解為這個(gè)電芯在這樣的充電環(huán)境下用1小時(shí)可以充滿;如果將電流提升到2A就是2C,那么相應(yīng)的,充電時(shí)間就會從1小時(shí)下降到30分鐘。
此前業(yè)內(nèi)充電倍率達(dá)到4C甚至6C、8C的電池產(chǎn)品也并不少見,比如同為寧德時(shí)代拳頭產(chǎn)品的麒麟電池、或是巨灣科技的鳳凰電池,都能做到高倍率充電。不過,大多數(shù)達(dá)到4C甚至更高充電倍率的電池都是采用了三元鋰材料打造的,而寧德時(shí)代乘用車事業(yè)部CTO高煥表示,神行超充電池的特點(diǎn)在于將磷酸鐵鋰電池的充電倍率提升到了4C。
對動(dòng)力電池技術(shù)有一些了解的朋友應(yīng)該知道,磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池相比,在能量密度與低溫充放電性能上是存在一定劣勢的,這也主要來自于正極材料之間活性的區(qū)別。換句話說,將活性更好的三元鋰做到高倍率充電,以目前的行業(yè)技術(shù)水平來說并非難事,而要將磷酸鐵鋰做到4C甚至更高倍率,就有點(diǎn)意思了。
那么問題來了,既然寧德時(shí)代已經(jīng)有了麒麟電池,為什么還要在磷酸鐵鋰上死磕呢?高性能電池的未來不應(yīng)該寄希望于三元鋰的技術(shù)突破嗎?這里面就有一個(gè)誤區(qū)了。
如果我們仔細(xì)回憶一下就不難發(fā)現(xiàn),近些年常居銷量榜首的幾個(gè)品牌以及他們的產(chǎn)品,似乎更走量的車型都采用的是磷酸鐵鋰電池。所以說,雖然看似三元鋰更高端,但磷酸鐵鋰也許更加賺錢。這樣也就不難理解,為什么寧德時(shí)代要花重金來研發(fā)磷酸鐵鋰電池技術(shù)了。
●神行到底神在哪兒?
看過水滸的朋友應(yīng)該對梁山好漢里的“天速星”戴宗有些印象。這個(gè)綽號“神行太!钡募一镌谏秸琶,司職總探聲息頭領(lǐng),一手“日行八百里”的輕功冠絕群雄,在梁山的信息傳遞工作中屢立奇功。
既然官方將神行超充電池冠以“神行”之名,尤其是古時(shí)八百里換算到現(xiàn)在恰好就是400公里左右,我認(rèn)為多少是參考了神行太保戴宗的人設(shè)。既然如此,那讓神行超充電池實(shí)現(xiàn)“充電10分鐘,續(xù)航400公里”這種速度的“神行甲馬”又是什么呢?
鋰電池充電的過程其實(shí)可以簡單理解為搬運(yùn)的過程,也就是讓鋰離子從正極材料當(dāng)中脫出,嵌入到負(fù)極材料當(dāng)中。在這個(gè)過程中影響速度快慢的關(guān)鍵因素就是脫出和嵌入的速度,而寧德時(shí)代使用的超電子網(wǎng)正極技術(shù)和第二代快離子環(huán)負(fù)極技術(shù)恰好就是對癥良藥。
第二代快離子環(huán)技術(shù)同樣也是開辟道路,只不過位置從正極變?yōu)榱素?fù)極。因?yàn)樾枰囯x子迅速嵌入到石墨材料當(dāng)中,所以工程師們對石墨材料的表面進(jìn)行了改性處理。也可以理解為在目的地停車場設(shè)置了多條通道,而且車位布局更合理,這就大大加快了鋰離子“停車”的速度。
位于正極負(fù)極中間的“電解液”同樣是鋰電池的重要組成部分,它不僅僅是鋰離子流通的載體,同樣也影響著電池的穩(wěn)定性安全性以及高低溫性能。寧德時(shí)代研發(fā)的全新超高導(dǎo)電解液配方主要功效就是降低電解液的粘度,畢竟在水里游泳肯定比在乳化的機(jī)油里游泳更快更舒服。
眾所周知,極片孔隙的大小不僅會影響鋰離子的穿透速度,也同樣與能量密度有關(guān)。多梯度分層極片簡單來說就是上疏下密,讓鋰離子能夠快速通過上層提升充電效率同時(shí),下層密實(shí)的結(jié)構(gòu)也能提供更高的能量密度。換成大白話就是——把門開大一點(diǎn),通道加寬一點(diǎn),但座位布置的更密一些。
所謂自發(fā)熱,就是通過快速頻繁切換的脈沖電流讓電極產(chǎn)生的熱量來加熱電芯,由于是全部電芯一起發(fā)熱,所以升溫速度快的同時(shí)溫度也比較均勻,目前在業(yè)內(nèi)也屬于較為先進(jìn)的電池升溫技術(shù)。官方表示即使在-10℃的清況下仍然可以做到30分鐘充電80%,這樣一來也讓磷酸鐵鋰電池的新能源產(chǎn)品適用范圍獲得了擴(kuò)大,即使是冬季室外溫度零下的北方部分地區(qū),也能保證良好的使用體驗(yàn)。
除了上述黑科技外,在整包設(shè)計(jì)方面寧德時(shí)代也進(jìn)一步做出了優(yōu)化;贑TP3.0的無橫縱梁無端板設(shè)計(jì),強(qiáng)化電芯和殼體的連接強(qiáng)度,讓整包結(jié)構(gòu)滿足需求的清況下盡可能最大化利用空間塞入更多電芯,官方稱之為整包一體化成組。
那有些朋友可能會疑惑了,這電池說的這么好,它就一點(diǎn)毛病沒有嗎?比如說,成本是不是比傳統(tǒng)磷酸鐵鋰還貴呢?對于這個(gè)問題官方?jīng)]有明確給出答案,但據(jù)業(yè)內(nèi)知情人士透露,神行超充電池的制造成本很可能比傳統(tǒng)磷酸鐵鋰電池還低,而且隨著裝車輛逐步爬升,邊際效應(yīng)也會進(jìn)一步拉低它的價(jià)格。
寧德時(shí)代乘用車事業(yè)部CTO高煥表示,即使使用非超充充電樁進(jìn)行充電一樣會有非常好的充電體驗(yàn),相較于其他產(chǎn)品,神行超充電池在快充上的充電電流會更穩(wěn)定,甚至可以做到10%-95%SOC下充電電流不衰減,功率不下降。
簡而言之,神行超充電池不僅僅是一種全新的磷酸鐵鋰電池技術(shù),可以說它重新定義了磷酸鐵鋰電池。當(dāng)原本低溫性能差的致命弱點(diǎn)被克服之后,成本優(yōu)勢進(jìn)一步被放大,讓它真正成為了電池界的“六邊形戰(zhàn)士”。
●寧德時(shí)代對未來規(guī)劃十分清晰
那么問題來了,這么好的電池什么時(shí)候可以買的到?官方表示在2023年底這款電池就會在兩家燈塔工廠正式量產(chǎn),最快預(yù)計(jì)在2024年第一季度,就可以隨著奇瑞星途星紀(jì)元的ES車型一同來到消費(fèi)者面前。
簡單來說就是將三元鋰和磷酸鐵鋰兩種不同的電芯類型封裝到同一塊動(dòng)力電池系統(tǒng)當(dāng)中,依靠三元鋰來平衡車輛的低溫性能和充電效率,同時(shí)磷酸鐵鋰可以更好的滿足日常使用需求以及拉低整包價(jià)格。此次專訪中我們也對這一技術(shù)提出了疑問:神行超充電池是否也能夠兼容這種“混搭”設(shè)計(jì)呢?
針對這一題問,高煥露出了狡黠的笑容,并透露了“一點(diǎn)點(diǎn)”寧德時(shí)代對接下來產(chǎn)品線的規(guī)劃:“誰說神行超充電池就一定得是磷酸鐵鋰材料的呢?為什么不能是三元鋰?或者說針對不同用車場景推出針對性更強(qiáng)的特化版本?比如神行超充運(yùn)營車輛專屬電池?亦或是神行冬季版?”
以此反推,麒麟電池是不是也不一定是三元鋰的特有技術(shù)呢?或許我們可以這么理解:麒麟和神行將會是寧德時(shí)代未來幾年的兩個(gè)主力技術(shù)體系,麒麟主打高端車型和長續(xù)航強(qiáng)動(dòng)力需求,而神行則更側(cè)重于高性價(jià)比的中低端產(chǎn)品組合。在這兩個(gè)體系之下也很有可能會推出各種不同材料的電池,比如“麒麟磷酸鐵鋰”?亦或是“神行三元鋰"?到底怎么玩,還得看寧德時(shí)代接下來的具體戰(zhàn)略。
●寫在最后
能夠看出寧德時(shí)代對于神行超充電池的規(guī)劃非常清晰明確,它的出現(xiàn)不僅將對磷酸鐵鋰電池這一細(xì)分領(lǐng)域重新洗牌,同時(shí)也勢必會影響到三元鋰乃至整個(gè)車載動(dòng)力電池行業(yè)的格局。只是目前為止我們接收到的信息還是比較有限,對于它具體的能量密度、價(jià)格成本以及實(shí)際性能都還只停留在猜測當(dāng)中。好在,距離奇瑞星途星紀(jì)元ES的正式交付時(shí)間也不到半年了,相信屆時(shí)會有更多關(guān)于這款電池的信息得到披露。到時(shí)候我們也會第一時(shí)間拿測試車給大家進(jìn)行一次實(shí)車充放電測試,也請持續(xù)關(guān)注汽車之家?guī)淼臏y試內(nèi)容。(圖/文 汽車之家 楊鵬)
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