既能千里续航又能超级快充的电池终于实现了

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2021年1月15日,广汽埃安发布全新动力电池的科技预告,其最新研发的石墨烯基超级快充电池可在8分钟充满80%,同时采用硅负极的话其电池还能够支持电动车NEDC续航达到1000km,可通过电池枪击实验,真正做到了超级快充,超长续航并且超级安全。

不过在随后举办的电动汽车百人会上,欧阳明高院士指出“因为我们要平衡比能量安全快充成本等相互矛盾的性能指标,如果某一位说它既能跑1000公里,又能几分钟充完电,而且还特别的安全,成本还特别低,那大家不用相信,因为这是不可能的”。

一时间该事件闹得沸沸扬扬,使得广汽集团在1月18日发公告称,其石墨烯基超级快充电池与长续航硅负极电池是两种不同技术,分别解决“充电时间慢”、“续航里程短”这两种动力电池应用的不用痛点。

虽然广汽的电池没能实现千里续航以及超级快充性能的兼顾,随着技术的进步,是否有其他家的电池实现了两者的兼顾呢?本文带您一探究竟。

一、长续航与快充之争

虽然广汽没能够同时实现千里续航和超级快充,但是长续航和快充车型2021年以来也都相继落地了: 其中AION LX Plus在2021年底推出了千里马版本,使用高比能海绵硅电池,电池包能量144kWh, 纯电续航1008km。2022年广汽又在AION V上面推出了超级快充车型,采用6C快充电芯,30到80%充电只需要5min。

值得注意的是,千里续航的AION LX Plus要比普通93kWh版本贵18万左右,且除了媒体试驾的几台车外,基本都是无货状态。类似的,6C快充版本的AION V Plus跟3C超充版本相比较,也是贵了6万元,换来的就是30-80%充电时间缩短了5min,性价比非常低。

这就导致超长续航和超级快充的车型都只是赚了吆喝,完成了集团的政治任务,并没有形成有效的出货量。

而真正实现千里续航车型批量商业化的是宁德时代的麒麟电池,在极氪001车型上搭载了140kWh的总能量并实现了1032km超长续航。其电芯容量182.5Ah, 能量密度285Wh/kg, 采用2P108S的架构。不过该车的价格跟100kWh的版本相比较贵了10万元,续航只增加了300km左右,价格并不便宜,性价比依然不高。

随后,理想MEGA推出了5C快从版本的麒麟电池,能够实现峰值5C的充电倍率,最大功率超过520kW, 12分钟就能续航500公里。

理想MEGA 5C快充的引领下,一系列超级快充车型相继问世,包括小米SU7, 智己LS6,极氪001,昊铂HT等等,基本都能实现峰值4C以上的充电倍率。

尤其是随着宁德时代神行超充磷酸铁锂电池的发布,将这一轮快充电池的热度推向了高峰,也使快速补能成了高端车型标配,各家的旗舰车型没有800V和4C快充都不好意思发布了。

二、既能千里续航又能超级快充的电池

虽然在这一轮长续航和超快充的竞赛中,后者由于更高的性价比脱颖而出,但仅有快充其实并没有完全解决里程焦虑,因为快充桩并不是到处都有,而且还不一定兼容所有车型。

此外,很多高端车型的消费者喜欢人无我有,既要有超长的续航能力,也要有超快的补能能力,做到双管齐下,即使高速出行也无忧无虑。

随着技术的进步,既能千里续航,又能超级快充的车型终于在今年相继发布了。

首先是4月8日智己L6发布的第一代光年固态电池,使用清陶的半固态电池技术,在133kWh的总能量下,实现了超过1000km的CLTC续航,并且12分钟充电400km对应了平均2C的充电倍率,400kW的峰值功率对应了峰值3C的充电倍率(参考智己L6光年固态电池解析)。这样的快充能力虽然出众,但是离4C还有一定的距离。

随后在4月19日,正力新能发布了正力•骐龙电池,拥有170kWh超大电量,支持纯电MPV车型满电续航1000公里以上,并且可以支持4C快充,充电十分钟续航500公里(平均充电倍率达到了3C)。

其电芯的能量密度达到了306Wh/kg,系统能量密度高达245Wh/kg, 这两个指标跟智己L6的光年固态电池十分接近。更为巧合的是,正力的骐龙电池也宣称采用了“极能态”也就是双重半固态技术,在超高镍正极材料表面进行了固态电解质修复并且使用固态电解质复合隔膜。

这样来看正力新能和清陶的技术方向是十分接近的:都是采用超高镍正极和高容量硅碳负极,并且使用半固态的技术来改善电池本征安全。

区别在于,清陶的半固态电池是方型铝壳,容量超过180Ah, 而正力骐龙电池采用46大圆柱电芯,单体的容量不到50Ah。

大圆柱钢壳对于硅的膨胀有很好地抑制作用,匹配大面热管理设计,很容易做到Fail-Safe,单颗电芯失效整包不蔓延,也就是NTP永不热扩散。而且对高比能下极限快充能力的释放也更有帮助,所以快充性能比智己L6要强一些。

更为炸裂的是,在4月25日的北京车展上,宁德时代发布了神行Plus电池,基于磷酸铁锂正极,不仅续航里程突破了1000km, 充电10分钟续航增加600km, 平均倍率达到了3.6C,比上面两家的都要快。而且系统能量密度达到了205Wh/kg, 更是不可思议。

要知道宁德时代在2023年初给极氪001供货的140kWh千里续航电池,采用了高镍和硅碳负极,系统能量密度也就205Wh/kg左右。要说磷酸铁锂怎么做到的系统205Wh/kg, 相信没几个人知道。官方的宣传是正极采用了颗粒级配技术,负极自主研发三维蜂窝状材料,电芯采用了一体式外壳。此外还可能叠加电芯倒置进一步提高体积利用率。

不过哪怕是接近90%的质量成组效率,做到205Wh/kg系统能量密度,电芯层级要达到230Wh/kg, 铁锂体系难以望其项背。国轩去年发布的LMFP掺混三元的启晨电池勉强可以实现(参考LMFP即将拳打LFP脚踢NCM)。至于具体的实现方式是怎样的,笔者会在后续的文章中进行大胆猜测。

不过即便磷酸铁锂电池单体230Wh/kg, 系统做到了205Wh/kg, 也依然无法满足电动飞行器eVTOL的应用,后者基本要求电芯比能量超过280Wh/kg, 这方面依然是高镍和硅碳的天下。

无论是清陶还是正力的半固态电池,其电芯比能量都超过了300Wh/kg, 系统比能量超过240Wh/kg, 再加上相对优秀的快充和功率性能,在特别高端的乘用车以及新型的eVTOL领域应该会有所建树。

当然, 想要大规模装机也没办法绕过成本这道坎。根据36氪旗下Power On的文章(电动车困局,半固态电池能解吗?),如果清陶的半固态电芯能做到0.65元/Wh的话,在高端应用场景应该还是有市场的。正力和宁德时代虽然没有提到成本,但是估计也不会比清陶高。 所以说既能千里续航又能超级快充的电池离我们真的不远了。

小结:既能千里续航又能超级的快充是电池技术的集大成者,清陶,正力新能以及宁德时代这三家企业,四月份密集发布了新品,均能实现千里续航,且充电速度越来越快。

其中清陶作为初创企业的代表,选择了最为激进的半固态路线,在正极片表面涂敷了氧化物固态电解质,平均充电倍率2C。而作为二线电池厂中的新兴势力,蒸蒸日上的正力性能选择了更加成熟的材料和隔膜涂敷电解质方案,再加上大圆柱电池优秀的热管理,充电倍率来到了3C;而行业龙头宁德时代并没有采用任何半固态的技术,选择直接在现有的LFP体系上做大幅升级,充电倍率高达3.6C。

这几种技术路线也符合这几家的市场状态,宁德时代作为老大是守擂者,不希望颠覆现有的材料体系;正力新能稳步提升,也倾向使用较为成熟的技术配方;而清陶是创业公司,技术路线上更加激进。

不管怎样,随着快充和高比能电池技术的进步, “千里奔赴,一充即达”的梦想已经近在咫尺了。期待着今年下半年相关车型的落地(根据北京车展上曾总给小米雷总的介绍,神行Plus电池今年发布,明年量产落地;后续麒麟电池续航达到1300km)。

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