新能源行業觀察(ID:XNYHYGC)原創
文 丨 馮 白
編 丨 和 暢
“科技平權”是指普通人花費同樣的成本,就可以享受到更尖端、更前沿的科技成果,從而帶來生活品質的改善與提升。
在新能源汽車領域,“科技平權”就體現在,和過去相比,花同樣的錢,卻能買到高品質的汽車,從而享受到補能更快、續航更遠、能耗更低和更安全的駕駛體驗。
近幾年,或為了追趕科技潮流,或為了體驗舒適的駕乘感受,或為了節省用車成本,很多消費者將自己的燃油車換成了新能源汽車。
來源/視覺中國
剛晉升為新能源車主的文潔就告訴新能源行業觀察,開新能源汽車什么都好,唯獨補能和續航這兩大難題一直橫亙在心,時常會感到焦慮,“現在因為技術革新,新能源汽車的續航問題已經基本解決,但是充電問題還是最讓人頭疼的。”
文潔認為,搶充電樁比搶車位還要難,平時通勤還好,最怕就是節假日出門跑長途的時候,既怕找不到充電樁,又怕排隊太久,將好心情磨成暴脾氣。
文潔的“焦慮”,顯然是新能源車主的“通病”。
要解決這一痛點,唯有在動力電池上做文章,這是新能源行業觀察接觸的多位業內專家的一致看法。極力突破科技難題,實現用戶體驗改善和提升,才能讓更多人享受到新能源汽車科技平權時代的成果與紅利。
理論上,高效與低價不相通
眾所周知,鐵鋰電池和三元電池是目前應用較廣泛的兩種動力電池,它們的主要區別在于正極材料和電池特性。
據深度科技研究院院長張孝榮介紹,鐵鋰電池以磷酸鐵鋰作為正極材料,其具有安全性高、壽命長、低成本的特點,能夠提供穩定的性能,在高溫下也具有較好的表現。但是,鐵鋰電池的能量密度相對較低,即每單位體積或質量能夠存儲的電能較小,因此其續航里程相對較短。
三元電池以鎳錳鈷氧化物為正極材料,具有較高的能量密度和較好的動力學性能表現。相比鐵鋰電池,三元電池的續航里程更長,但安全性和壽命略遜色一些。此外,三元電池的成本也相對較高。
目前,兩種動力電池的在工業和應用普及上相當,只不過由于兩種電池特性的不同,二者的應用場景也大相徑庭。
更適合滿足快充需求且成本也相對較高的三元電池,是目前中高端新能源汽車市場上的主流選擇。而鐵鋰電池則由于其性能穩定,性價比高,更適用于大眾主流新能源汽車等領域。
從“更好的新能源汽車用戶體驗”而言,配備續航里程更長、補能效率更高的三元電池,在一定程度上能緩解如文潔等新能源車主的“出行焦慮”。
但由于三元電池生產成本也較高,并非所有新能源車主都能用到三元電池。目前只有定價更高的中高端車型,才會優先配備三元電池。
與此同時,業內對鐵鋰電池也存有一個廣泛的認知,即“傳統磷酸鐵鋰離子電池不適合快充”。
來源/視覺中國
近年來,隨著電池技術的不斷進步,電池的綜合性能得到了顯著提升,在逐步實現新能源汽車超長續航之后,快速補能焦慮已成為阻礙消費者選購新能源汽車的主要原因。在補能上略遜一籌的鐵鋰電池,很難滿足更廣大用戶需求。
對此,張孝榮認為,傳統鐵鋰電池被業內看作不適合快充,有如下原因。
一方面,在電池的結構特性上,鐵鋰電池的正極材料特性決定了其充電速度較慢,電解液的傳導性較差,不適合快速吸收大電流充電。同時,快充過程中更容易產生充電損耗和能量損失,影響了電池的續航里程。
另一方面,在電池的壽命和穩定性上,鐵鋰電池在高速充電時,會導致電池內部的化學反應加劇,產生更多的熱量,同時,快充過程中可能會引起正極材料的結構變化,進一步影響電池的穩定性和壽命。
簡而言之,從同樣的成本,可以享受到更尖端、更前沿的科技成果,這一最終目的來看,無論是三元電池,亦或是傳統鐵鋰電池,都無法助推“科技平權”。
但,科技創新,從不止步。
實踐中,科技助推普惠落地
如何讓高端科技加速惠及大眾,全球領先的動力電池制造商寧德時代對電池材料及材料體系、系統結構等方面,進行了全方位的技術研發和創新。
這也正是張孝榮等業內專家認為鐵鋰電池實現快充的關鍵所在。
張孝榮就認為,讓鐵鋰電池實現快充,需要解決電池材料改進、散熱控制、充電管理系統、充電設施建設等技術難點問題。
從鐵鋰電池材料和結構方面,需要企業通過改進磷酸鐵鋰的結構和特性,提高其電解液的傳導性和吸收電流的能力,以適應快速充電的需求。由于快充過程中會產生較多的熱量,需要設計合適的散熱系統,控制電池溫度的升高,以確保電池的安全性和壽命。
在充電管理系統和充電設施建設等外部制約因素上,需要設計更智能的充電管理系統,以監控和控制快充過程,合理分配充電電流,避免過充和過放等問題;要實現快充,還需要建設相應的充電設施網絡,提供高功率的充電設備和充電標準,以滿足磷酸鐵鋰電池的快充需求。
來源/新能源行業觀察拍攝
事實上,針對鐵鋰電池自身的技術難點,在寧德時代近日發布的全球首個磷酸鐵鋰4C超充電池“神行超充電池”中,都可以看到更加全面的解決方案。
神行電池作為一款4C超充電池,通過磷酸鐵鋰材料上的創新,可以做到充電10分鐘、續航400公里。
與此同時,寧德時代在CTP3.0的基礎上,開創性地提出一體成組技術,實現了高集成性、高成組效率,使得神行超充電池突破磷酸鐵鋰性能上限,輕松實現700公里以上長續航。
尤其值得一提的是,神行電池除了兼具快充與高能量密度外,還進一步克服了傳統鐵鋰電池低溫充電慢的特性。寧德時代在系統平臺上采用電芯溫控技術,低溫環境下可以快速加熱到最佳工作溫度區間,即使在-10℃低溫環境下也可實現30分鐘充至80%,實現全溫域閃電快充,而且在低溫虧電狀態下零百加速不衰減。
來源/新能源行業觀察拍攝
正如寧德時代國內乘用車事業部CTO高煥所說,將長續航和快速補能雙向升級,是科技普惠的再次證明,“創造巔峰不是寧德時代的目標,超越才是。”
據高煥介紹,在正極提速上,寧德時代使用了超電子網正極技術,采用充分納米化的磷酸鐵鋰正極材料,并搭建四通八達的超電子網,降低鋰離子的脫出阻力,使充電信號快速響應;
在負極材料創新上,寧德時代采用了最新研發的二代快離子環技術,對石墨表面進行改性,增加鋰離子的嵌入通道,并縮短嵌入距離,為離子傳導搭建高速公路;
在神行超充電池的電解液傳導上,寧德時代研發了全新的超高導電解液配方,有效降低電解液粘度,顯著提升電導率。此外,寧德時代還優化超薄SEI膜,進一步降低傳導阻力。
毫無疑問,神行超充電池的出現,進一步筑寬了寧德時代在動力電池科技上的“護城河”。
在發布會的最后,高煥更是透露,具備實現大規模量產能力的“神行超充電池”,計劃在今年底實現量產,搭載神行超充電池的電動車也將在明年一季度上市。
換言之,新能源汽車的超充時代已經來臨,文潔等眾多新能源車主的出行焦慮即將被一一擊破。
*題圖及文內部分配圖來源于視覺中國。
*文中文潔為化名。
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來源:第一電動網
作者:新能源行業觀察
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