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超充时代拉开的帷幕卡住了|科普

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阅读: 1次 投稿人: 开云体育在线登录入口 发布时间:2023-12-04

  新能源车动力电池的主要矛盾似乎在不知不觉间,悄悄从续航里程焦虑转移至补能速度焦虑。

  8月16日下午,宁德时代在宁德总部发布了全球首款磷酸铁锂4C超充电池——神行超充电池。根据官方发布的信息,充电10分钟,就能增加续航400公里。也就是说,充10分钟的电,可以从北京到济南,从上海到合肥,从宁德到金华,从重庆到贵阳。

  同时,该电池进一步克服了磷酸铁锂电池恼人的低温痛点,即便是在-10度的低温度的环境下,也能做到30分钟充电至80%。它的续航能力可达到700公里以上。

  宁德时代国内乘用车事业部CTO高焕透露,“神行电池将会在2023年年底进行大规模量产,明年一季度大家就能买到搭载这款电池的车”。

  “科技惠及大众,超充成为标配”,“从今天开始,超充时代正式到来。”他的话掷地有声,似乎每一句都在挑动着行业的神经。

  2022年我国82%的新能源车主充电时长介于0.5~2小时之间,超过1/4的车主充电频率达到一天一次,充电时间和排队时间长成了困扰50%以上用户的问题。这个痛点督促着企业在此方向上不断努力,研发充电更快,续航更长的电池。

  事实上,超充电池也并非新事物。去年上市的小鹏G9,其中一大亮点就是搭载的欣旺达4C超充电池,“充电5分钟,续航200公里。”。

  这个C是啥意思呢?它用来表示电池充放电能力倍率,4C是指电池在四分之一小时(15分钟)内能够实现整个充电周期。

  去年6月,宁德时代就曾推出过具备4C超充能力的麒麟电池,麒麟电池采用的是高镍加硅比能配方,成本很高。

  极氪009ME版本是宁德时代麒麟电池的全球量产首发车型,电池容量140KWh,28分钟可实现10%~80%的充电,CLTC工况续航能力822km。该车型已于今年4月16日开启交付,售价58.8万元起。

  这意味着,包括麒麟电池在内的4C超充电池,注定只能是高端车“特享”。而此次磷酸铁锂版本4C超充电池的发布,其目标无疑是更宽广的主流市场。

  在发布会后,宁德时代方面告诉《出行百人会/AutocarMax》,虽然成本有所增加,但价格与现有的磷酸铁锂电池比,不会浮动太多。

  这家务实的企业再次用行动对大家说,其目光永远紧盯最主流市场,致力于最大公约数的痛点改善。

  “当前用户开始从先锋用户转向大众用户,我们要让更多的老百姓使用前沿科技,享受到科技突破的红利。”宁德时代首席科学家吴凯认为,动力电池科技的未来,一要面向世界前沿,二要面向经济主战场。

  快充能力的评估主要看充放电倍率,影响因素包括电极材料、充电桩充电功率和动力电池温度。其中,电池企业要做的优化是电芯负极快速嵌锂能力、电解液导电率以及电池系统的热管理能力等。

  要想实现超级快充,电池这个充电载体需要经得起考验。快充时,锂离子需要加速瞬时嵌入到负极,这对负极快速接收锂离子的能力挑战很大。而磷酸铁锂材料恰恰本征电导率比较低,仅为三元材料的百分之一。

  这就带来一个突出的问题,在高充电倍率下,锂离子脱嵌和迁移的速率加快之后,负极高速嵌锂能力不够,一些锂离子来不及到达负极的目标坑位,就“中道崩殂”,会出现析锂甚至锂枝晶。

  众所周知,锂枝晶有安全风险隐患,容易引发电池短路自燃。同时,产生锂枝晶后,锂离子活跃数减少,电池容量不可逆衰减,常规使用的寿命缩短。

  锂离子电池由正极、负极、隔离膜和电解液组成。宁德时代针对这四部分,全方位优化了锂离子从正极脱出到嵌入负极这样的一个过程的能力,下面具体来看看到底有哪些改进:

  正极材料部分,宁德时代通过超电子网正极技术,采用充分纳米化的磷酸铁锂正极材料,搭建四通八达的超电子网,降低充电过程中锂离子脱出阻力,从而加快锂离子的移动。

  在石墨中,宁德时代采用了最新研发的二代快离子环技术,对石墨表明上进行改性,增加锂离子嵌入通道并缩短嵌入距离,为电流传导搭建高速公路。在加快锂离子运动的同时还使用了多梯度分层极片设计,通过调控极片多孔结构的梯度分布,实现上层高孔隙率,下层高压实结构,实现快充与单位体积内的包含的能量的平衡。

  经过化成后在石墨表面生成一层超薄的、均匀的SEI膜,能大大降低嵌入阻力,使得锂离子的穿透能够纵享丝滑。此外,采用的极片超漩涡环技术,既能降低固液界面的脱溶剂化能垒,也能提升锂离子固液界面扩散速率。

  在电解液方面,全新的超高动力学电解液配方,大大降低了电解液粘度和提升了锂离子脱溶剂化能力,大幅度的提高锂离子在液相和固相的传输速率,实现电池充电速度的快速提升。

  此外,宁德时代通过改善隔膜高孔隙率和低迂曲度孔道,降低了阻抗,来提升了锂离子液相传输速率。

  神行超充电池刚一发布,阿维塔马上就官宣将成为首批搭载宁德时代神行超充电池的品牌。与此同时,宁德时代在社交平台表示,超充技术或将与长安、奇瑞、极氪以及哪吒等品牌进行合作。

  但是,现实真的有那么美好吗?《出行百人会/AutocarMax》的判断是,当下,无法彻底拉开超充时代的帷幕。

  广大电动车用户都知道,除了电池达到标准,超充桩的跟进更是无比重要。然而,充电桩市场的现状并不乐观,布局商业化快充桩的大多是小规模企业,盈利很困难。此外,主机厂的充电桩一般都不进行共享化、通用化运营,而公共充电桩的运营效率则很低。

  更重要的是,市面上的商业充电桩功率大多在80~160kW范围,与电池的高功率需求有差距,现有的充电桩普遍没办法发挥超充性能。

  事实上,宁德时代已经在布局。在宁德时代科技大楼园区内,首个“宁桩”超充站落地。600kW全液冷超充站,集结光伏、储能和电动汽车超充及电池检测功能于一体,能保证神行超充电池达到发布会所说的,10分钟超充增加400公里的效果。

  据了解,超充系统由快卜新能源与宁德时代合作完成。快卜新能源是一家总部在上海,由宁德时代、小米集团战略投资的提供光储充检能源服务的高科技企业。

  “光储充检一体化”是一种集成光伏、储能、快充及电池检测等设备的充电服务设施。很多老旧小区,电力基础设施没办法承载充电桩,电网无法扩容,在这种情况下,“光储充检一体化”的超充桩可以用事先储能的方式来规避上述痛点。

  一切抛开成本,谈商业设想的行为都是耍流氓。尽管宁德时代凭一己之力在平价的磷酸铁锂材料上实现了4C超充电池的设计,但现阶段,超充站的成本仍很高。

  据快卜方面介绍,液冷超充站的建设成本是普通快充站的两倍。部署初期,超充站内将会按照15%~30%的比例来分配超充与快充,以此来减缓落地的成本压力。比如在高速服务区,8个车位中,两个车位是超充桩,6个车位是快充桩。

  后续阶段,整个液冷超充网络铺开后,只要换掉快充桩的终端就能轻松实现全面超充。在新一轮产品迭代后,宁德时代有信心将成本涨幅控制在10%以内。

  快卜国内事业部CEO李欣透露,今年年底,快卜计划联合宁德时代部署超一百座“宁桩”充电站,首批超充站将在一二线城市逐步铺开。

  目前,该细分赛道的主要玩家有国家电网等国资企业、特来电等非公有制企业与车企等。

  比如,理想、蔚来(550kW超充桩)、小鹏、广汽埃安(A480超充桩)、极氪(ZEEKER Power超充桩)、极狐等车企都开始规划建设液冷技术的大功率超充站,特来电、星星充电等设施运营商也有相应规划。但总体来说,均处于起步阶段。

  毋庸置疑,超充时代的帷幕正在徐徐拉开,但可能会被卡住。至于,能不能大力出奇迹,恐怕要交给主机厂和超充桩企业们来回答。

  追踪汽⻋出行产业链进化,关注新产品、新科技、商业逻辑与商业人物,影响圈层中有一定的影响力的人。

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