中国制造!这些电池太猛,满功率连电网都受不了

燃油车的价值核心是三大件,细化分的话,有功率/扭矩、转速平台、齿比范围/密度等等技术指标。纯电汽车也有三大件,即三电系统。

作为三电系统的核心,动力电池的总容量、充电效率、功率密度、循环寿命、温度敏感…都是各企业重点攻坚的技术指标。反应到产品上,也就是目前纯电商品车面临的重要痛点和瓶颈。

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继比亚迪(弗迪电池)推出全产业链布局的磷酸铁锂刀片电池技术后,广汽新能源、长城蜂巢能源、宁德时代等行业大佬均在电池领域全面发力。由此引发的动力电池的技术革新已经开始让上述指标有全面松动的情况,新能源汽车或迎来“白菜价”时代。

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●广汽新能源:超倍速锂电池+A480超充桩

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日前,广汽新能源对外发布了超倍速电池技术和A480超充桩,两者搭配实现了破纪录的480kW全球最高充电功率以及“充电5分钟,续航200公里”超快充电速度。即将从电池和充电桩两个维度解决纯电汽车目前的“充电慢”困局。

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充电速度要到多少才算够用?化学电池毕竟涉及到能量的转移/转化,以燃油车加油过程作为参考标准是不现实的。目前国标60-180kW充电桩基本能做到“充电30分钟,续航200公里”,特斯拉V3超级充电桩也才250kW的最大充电功率,保时捷的800V高电压平台充电功率最大能到350kW。

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而广汽新能源最新的A480超充桩将这个数据直接拉高到880V/480kW,瞬时最大电流600A,以主流纯电汽车100kwh以下的电池容量,上个大号的功夫就能做到“满血复活”。

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客观说,如此高的充电功率对于电网的压力也是非常惊人的,超过十台车子同时充电就必然要考虑电网调度的问题,充电桩之间也会通过云端进行数字化协同。这涉及到厂商、城市规划、国家电网的全面协同,妥妥的新时代、新基建工程。

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当然,也不是所有的纯电车子插上这玩意儿就能用,也得看你的电池受得了受不了。作为“配套”,广汽新能源开发了最新的超倍速电池技术,其在在正/负极材料、中间隔膜、电解液三个方面均进行了技术升级和优化,特别是三维结构石墨烯(3DG)制备的导电剂,重点解决应对大功率充电时,电池锂离子工作效率和承受大电流能力。

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锂/钠离子的脱嵌效率是影响充电速度的最主要因素,当施加外在高电压(充电)时,在单位时间内离子能越多越快地从正极“游”到负极,则充电速度越快。说白了,就像是给水瓶装水,瓶口越大,“装水功率”越高。而如果给小瓶口的水瓶快速装水,洒了溢了也就收拾起来麻烦点,而放在电池充电上,大电流导致高温乃至自燃,可就不是什么无关紧要的事儿了。

●长城蜂巢能源:无钴锂电池

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为了提升动力电池的各项技术指标,稀有元素的应用是少不了的。例如三元锂电池中常用的钴元素,在地壳中含量仅0.001%(质量),均价达到了37万元/吨,堪称离谱,而这种元素则是构建电池正极的重要材料。正/负极其实就是电池中锂离子的“房子”,建材越好,房子质量越高,锂离子“员工”工作积极性就越高,电池综合性能越强。

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为了压缩成本,动力电池的无钴化已经是行业共识,今年成都车展上厂商汽车就推出最新的无钴锂电池,并正式搭载于欧拉樱桃猫。而按照官方给出的数据,这个电池包的能量密度170Wh/kg,总容量82.5kWh,在这台纯电SUV上能达到600km+的纯电续航里程。

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从技术角度看,虽然暂不清楚电池体积和质量,但容量和续航算是达到了纯电汽车的门槛。不过也需要注意到,少了钴元素确实使得电池能量密度相比三元锂电池(正极材料为镍钴锰酸锂或镍钴铝酸锂,能量密度在250-300Wh/kg)有所下降。按照长城汽车的规划,蜂巢能源未来还将推出无钴H系列115A电芯和155Ah电芯,其能量密度将达到240Wh/kg,达到目前行业主流水准。

●宁德时代:第二代钠离子电池

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虽然没有上面的钴元素那么紧张,但锂元素在地壳含量也仅为0.0065%,其储量在元素周期表中同样极为靠后,目前市场报价在11.8-12.2万元/吨(氢氧化锂)。作为新能源产业的上游原材料,且受国际贸易环境影响,锂矿作为典型的大宗商品其价格还在不断攀升。

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而宁德时代最新开发的第二代钠离子电池,则有望从根本上解决中低端纯电汽车的电池成本问题。作为锂的同族元素,钠同样能胜任锂离子在电池中脱/嵌工作,其材料成本相比锂更是无限接近零(氯化钠,食盐了解一下)。只是因为钠离子更大更重(钠是11号元素,锂是3号),胖子会占用更大的“工作室”,不利于提高整个电池的“员工”数量,从而限制其能量密度。

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按照官方介绍,宁德时代的第二代钠离子电池能做到160kWh/kg单体能量密度,跟长城的无钴电池、比亚迪的磷酸铁锂电池处于同一水平,而下一代会将这个数据提高到200Wh/kg。而通过对正负极、电解液和隔膜的工艺优化,钠离子电池也将充分发挥其固有特性,例如相比锂电池,其放电效率更高,循环寿命更长,对环境温度不敏感等特性,这些对于纯电汽车的实际应用无疑均大有裨益。

 ●总结:

面对国内市场日益紧迫的新能源汽车发展需求,动力电池技术也正迎来全面革新,比亚迪弗迪、广汽新能源、长城蜂巢能源、宁德时代均在设备升级、工艺优化、材料成本等各个维度提出动力电池的全新解决方案。长远来看,日趋成熟的电池产业链,不仅会助力新能源汽车的快速发展,对于国家层面的中国制造2035、经济高质量发展、能源结构转型等等,也将起到非常良好的推动作用。

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