“8分鐘充電80%”“充電5分鐘,續(xù)航300公里”……
動力電池充電倍率正不斷“卷”向新高度。從2022年3C電池上車,到2023年4C、5C推出,如今,6C超快充電池競速賽也已打響。今年以來,以億緯鋰能、欣旺達(dá)、蜂巢能源等為代表的動力電池廠商紛紛發(fā)布6C超充電池新品。據(jù)知情人士透露,寧德時(shí)代、比亞迪等龍頭企業(yè)也即將發(fā)布6C超快充動力電池新品。
“電池快充涉及復(fù)雜的材料體系和工藝。為了實(shí)現(xiàn)6C快充,既要在電芯層面'扛得住',又要在系統(tǒng)層面做好有效防護(hù);不斷創(chuàng)新材料體系的同時(shí),在壓實(shí)、面密度、內(nèi)阻等方面做好平衡。待快充市場發(fā)展成熟后,不僅是6C,相信7C和8C也有可能實(shí)現(xiàn)并推廣。”中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會秘書長王澤深告訴《中國電子報(bào)》記者。
6C競速賽打響
“C”指動力電池充電倍率,從理論上來講,動力電池支持充電倍率即可以在幾分之一小時(shí)內(nèi)充滿電。而在實(shí)際充電過程中,一般以峰值倍率為標(biāo)準(zhǔn),即充電過程中最大峰值倍率達(dá)到“幾C”即可被稱作超充。由此而言,6C電池技術(shù),可以讓動力電池在短短10分鐘內(nèi)充電至80%,實(shí)現(xiàn)補(bǔ)能500~600公里,因此在今天6C也是超快充的“代名詞”。
近年來,隨著動力電池技術(shù)的不斷突破,現(xiàn)有液態(tài)鋰離子電池能量密度逐漸接近“天花板”,動力電池快充技術(shù)迭代飛速,成為行業(yè)發(fā)展新方向。各大動力電池廠商競相推出或即將發(fā)布超充、快充電池解決方案。
今年4月,欣旺達(dá)發(fā)布兩款快充新品,采用先進(jìn)快充技術(shù)和高能量密度材料,超快充長壽命負(fù)極創(chuàng)新技術(shù),充電峰值倍率達(dá)6C;隨后6月,億緯鋰能發(fā)布大圓柱電池新產(chǎn)品Omnicell全能電池,具備6C快充能力,可實(shí)現(xiàn)電動汽車“充電5分鐘續(xù)航300公里”;緊接著7月,蜂巢能源發(fā)布兩款超充電池新品,其中一款基于三元體系的6C超充電池,可做到充電5分鐘,續(xù)航500~600km。
由廣汽集團(tuán)孵化的巨灣技研在快充技術(shù)方面則更進(jìn)一步,早在2022年,就推出6C版三元鋰電池,并率先搭載在廣汽AION V Plus 70極速快充版上,實(shí)現(xiàn)在7.5分鐘內(nèi)將電池電量從0充至80%,創(chuàng)造了當(dāng)時(shí)“電動汽車最快充電技術(shù)”的紀(jì)錄,并成為目前全球唯一可規(guī)模量產(chǎn)的6C倍率的汽車動力電池。去年,巨灣技研推出鳳凰電池,號稱可實(shí)現(xiàn)最高8C的極速充電,0至80%充電僅需6分鐘。
此外,業(yè)內(nèi)人士也向《中國電子報(bào)》記者透露,寧德時(shí)代、比亞迪等龍頭企業(yè)也即將發(fā)布6C超快充動力電池新品。中創(chuàng)新航曾表示,將在2024年第四季度量產(chǎn)支持6C充電倍率的46系大圓柱電池。長城汽車的6C倍率超快充電芯,目前也已進(jìn)入驗(yàn)證階段。
業(yè)內(nèi)專家紛紛表示,6C電池的出現(xiàn),意味著電動汽車的充電速度迎來新突破,在緩解消費(fèi)者補(bǔ)能焦慮的同時(shí),進(jìn)一步拉動電池行業(yè)發(fā)展。
“從成本和性能的平衡來看,當(dāng)超充發(fā)展到10分鐘以內(nèi),在能量密度、成本、充電時(shí)間等方面較為兼顧,足夠滿足絕大多數(shù)消費(fèi)者的需求。待快充市場發(fā)展成熟后,不僅是6C,相信7C和8C也有可能實(shí)現(xiàn)并推廣?!蓖鯘缮钪赋?。
欣旺達(dá)品牌營銷總經(jīng)理鄭露蓉告訴《中國電子報(bào)》記者,當(dāng)前,補(bǔ)能焦慮仍是限制消費(fèi)者購買純電動汽車的主要因素之一。只有市面上有更多標(biāo)配超充電池的新能源車,充電行業(yè)才能良性發(fā)展,也將反哺新能源車銷售。
如何實(shí)現(xiàn)6C?
向6C快充挺進(jìn),離不開領(lǐng)先技術(shù)的支持?!半姵乜斐渖婕皬?fù)雜的材料體系和工藝。為了實(shí)現(xiàn)6C快充,既要在電芯層面'扛得住',又要在系統(tǒng)層面做好有效防護(hù);不斷創(chuàng)新材料體系的同時(shí),在壓實(shí)、面密度、內(nèi)阻等方面做好平衡?!蓖鯘缮顝?qiáng)調(diào)。
首先,在材料端,可繼續(xù)開發(fā)新型正負(fù)極材料,如高容量、高壓實(shí)、高電壓的正極材料和快速鋰離子傳輸?shù)呢?fù)極材料;搭配使用低黏度溶劑電解液、快充石墨及黏結(jié)劑、正極顆粒納米化、超薄涂布設(shè)計(jì)等,以支撐更高倍率的充電。
當(dāng)前,業(yè)界有觀點(diǎn)認(rèn)為,為了讓動力電池在追求快充的同時(shí),兼顧更加全面的性能,可以將基礎(chǔ)的磷酸鐵鋰材料和三元材料進(jìn)行“混搭”使用。
對此,王澤深分析指出,單從材料角度看,三元材料的導(dǎo)電性能優(yōu)于磷酸鐵鋰材料,容量發(fā)揮也優(yōu)于磷酸鐵鋰材料,更容易實(shí)現(xiàn)6C倍率;而磷酸鐵鋰的主要優(yōu)勢則在于成本和安全。若是將磷酸鐵鋰與三元混搭,的確能改善高倍率電池部分安全性能,并且降低成本,但同時(shí)也會犧牲一定的能量密度。
“磷酸鐵鋰材料的主要優(yōu)勢在于不易發(fā)生熱失控,這對于高倍率充電尤為重要,可以減少快充時(shí)的安全風(fēng)險(xiǎn)以及實(shí)現(xiàn)成本低。”蜂巢能源技術(shù)中心副主任高飛進(jìn)一步解釋稱,蜂巢能源目前已經(jīng)完成“兩者摻混”體系的創(chuàng)新,研究數(shù)據(jù)顯示,三元和磷酸鐵鋰材料不同比例的摻混會表現(xiàn)出不同的脫嵌鋰離順序,從而表現(xiàn)出不同的充放電能力以及循環(huán)性能。
其次,電池充電倍率越高,產(chǎn)熱越多,因此快充電池需要更強(qiáng)大的冷卻系統(tǒng)來抑制溫度,保證安全性。
“實(shí)現(xiàn)6C快充后,電池溫度基本都會超過50℃甚至60℃,電芯熱失控的風(fēng)險(xiǎn)更高。”高飛介紹道。
為應(yīng)對6C充電帶來的散熱挑戰(zhàn),在電芯設(shè)計(jì)上,可進(jìn)行結(jié)構(gòu)創(chuàng)新,在提升電芯體積利用率的同時(shí),減輕固有結(jié)構(gòu)件的重量;在模組層面,可使用大面液冷技術(shù)等;在系統(tǒng)層面,則可以考慮提升電壓平臺,降低電芯容量;并加強(qiáng)熱管理散熱設(shè)計(jì),以多面冷卻(大面、大面+底面等)提升系統(tǒng)換熱效率。
值得一提的是,寧德時(shí)代的麒麟電池架構(gòu),核心便是大面積水冷技術(shù),不同于平鋪在電芯底部的液冷系統(tǒng),麒麟架構(gòu)是將液冷板置于電芯之間,這樣更大面積的散熱保證了電池包的性能。蜂巢能源則通過定向優(yōu)化電芯結(jié)構(gòu)、提升結(jié)構(gòu)導(dǎo)熱散熱能力,緩解快充倍率增加帶來的電芯升溫挑戰(zhàn)。相較于行業(yè)平均水平,其結(jié)構(gòu)溫升可降低近10℃。此外,蜂巢能源還在系統(tǒng)層引入環(huán)繞式熱管理設(shè)計(jì),并配合納米高分子相變材料,不僅散熱面積提升了400%,均溫性也提升了50%,實(shí)現(xiàn)電芯高效冷卻。
超充網(wǎng)絡(luò)亟待完善
從理想MEGE、問界M9,到極氪007、小米SU7……超快充已成為如今新車發(fā)布的標(biāo)配。不過,要想推動超快充加速落地,光有充電倍率更高的電池還不夠,還需要高功率充電樁的配合。
據(jù)了解,目前,市面上存在慢充、快充和超充三種充電樁,業(yè)內(nèi)通常將功率120KW以上的直流充電樁稱為“超充樁”。
在王澤深看來,缺乏大功率超級充電樁配套,是目前6C技術(shù)落地推廣面臨的最大挑戰(zhàn)。“目前,市場超充樁的建設(shè)成本是幾倍于慢充樁,用戶使用超充樁價(jià)格也高于慢充樁。因此,要想普遍推廣6C技術(shù),超充充電成本也需要降低。這就需要政府部門對超充電池-車-充電樁產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè),給予一定政策引導(dǎo)和支持?!蓖鯘缮钫f道。
近年來,全國多地出臺相關(guān)政策,競相建設(shè)超充站。深圳計(jì)劃到2025年,建設(shè)超充站300座,“超充/加油”數(shù)量比在國內(nèi)率先達(dá)到1∶1;2030年,超充站將增至1000座,完成超充骨干網(wǎng)建設(shè),超充比加油更方便。重慶提出到2025年,建成超充站2000座、超充樁4000個(gè)的目標(biāo)。截至目前,重慶建成以及在建的超充站約500座,超充樁大約800個(gè),數(shù)量規(guī)模均居全國前列。
有專家指出,更快的充電速度對電網(wǎng)負(fù)荷具有很高的要求,一座城市大規(guī)模建設(shè)“超充”不僅對電網(wǎng)提出很高的要求,也需要協(xié)調(diào)城市發(fā)展的其他各方力量,做好各方在用電方面的平衡,才能讓“超充”既方便車主,又不影響城市其他方面的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
重慶市經(jīng)濟(jì)信息委黨組書記、主任王志杰提出,要打造全國一流的便捷超充城市,不僅要打造“超充+快充+便充”的充電生態(tài),打造“制造+研發(fā)+服務(wù)”的產(chǎn)業(yè)生態(tài),更要打造“樁端+車端+電網(wǎng)端”的智能生態(tài),要加大對大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)的支持力度,加快推進(jìn)重慶數(shù)字捷充平臺上線運(yùn)營,實(shí)現(xiàn)全市超充站數(shù)字化管理,引導(dǎo)全市公共充電站、樁全量接入,建成使用便捷、能力強(qiáng)大的充電服務(wù)平臺。
“充電網(wǎng)絡(luò)是重要的新型基礎(chǔ)設(shè)施,要兼顧社會效益與經(jīng)濟(jì)效益。在超充、6C的競逐發(fā)展中,充電速度的加快不僅要兼顧社會效益與經(jīng)濟(jì)效益,還要兼顧電池與整車技術(shù)發(fā)展,這是一項(xiàng)系統(tǒng)工程,只有各方同頻,才能在平衡中同步推進(jìn),讓超充快速落地?!比A為數(shù)字能源總裁侯金龍表示。(記者 張維佳)
轉(zhuǎn)自:中國電子報(bào)
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