理想汽車首款純電產品MEGA,吸睛無數。它首個量產應用的5C超充電池,也被高度關注。
畢竟,如果這個12分鐘補能500公里的產品能廣泛應用,電動汽車最后一個短板——補能速度慢——就基本解決,燃油車、甚至插電混合動力、增程式電動汽車,就會加速退出。
5C超充電池能不能平民化?是不是一個“貴族”產品?
“一定是一個可以規模化、商業化的產品,而不是說做出來的東西很貴,或者根本就用不起。”
11月6日,寧德時代國內乘用車事業部CTO高煥在參加理想MEGA媒體鑒賞會時,如此回應。
高煥說,5C超充電池,“在續航上面,在能量密度上面,我們不僅要達到要求,還要做到行業領先,然后在此基礎上實現我們5C 快充的能力。而且,我們不僅是一個安全可靠的產品,最終還要落到經濟性上。”
理想汽車動力電池高級總監柳志民也透露,5C超充電池和現在普遍應用的2C電池,價格“沒有質的差別”。
5C超充電池對于寧德時代而言,也是非常重要的產品。它和神行電池類似,是寧德時代為了應對超充需求的補能方案。5C超充電池也不是臨時抱佛腳的產品,是長期研發快充電芯+麒麟電池方案的結合。
簡單說,5C超充電池,是麒麟電池的一種。
5C超充電池是怎么誕生的?它和典型的麒麟電池方案有什么不同?除了理想汽車之外,5C電池會被用于其他車企嗎?
01
理想汽車“催生”5C
理想汽車創始人李想開始造車時,就動力的技術路線有過深思。
他當時判斷,做純電動還不到時候,時機是400kW左右的超充技術成熟之時。
在全力打造了首款車增程式理想ONE之后,理想汽車就開始研發快充電池。
柳志民介紹研發過程——
2018年理想開始研發快充電池,提出大電量、高倍率充電能力;
2019年,確定了高壓超充的技術標準,明確了800V的電壓平臺,選擇了方型鋁殼電池,放棄了刀片和圓柱,“因為刀片和圓柱的形態限制只能做到3C”;同一年,頭部電池供應商包括寧德時代、三星等,都基于理想汽車的需求開始了研發,但最終,除了寧德時代基本都因為電芯指標開發難度太大,退出了;
2020年,和寧德時代正式啟動了聯合工程開發;
2021年,電池的架構方案開發確定,又歷經了三年聯合攻關,共同研發了5C電芯、5C熱管理系統系統、5C的安全架構,搭載到了理想MEGA上。
換到寧德時代的視角,時間線開始得更早。首先在新能源汽車推廣早期,功率型電池一直是混動、插混商用車大量應用的電池,寧德時代也有供應;其次,轉到純電賽道之后,寧德時代也很早判斷會有快速充電需求。
2017年初,寧德時代就發布了磷酸鐵鋰-石墨快充技術,可以實現4-5C快充能力。但是,系統能量密度只有70wh/kg。
近幾年,隨著能量密度-續航里程問題的解決,消費者日益關注補能效率。寧德時代也投入資源研發快充,麒麟電池方案的性能目標之一,就是超快充。“但是要用這個電池,我們就必須得跟整車廠,還有終端的充電樁去匹配,光有電池的技術肯定不行。”高煥說。
理想汽車的需求正和寧德時代匹配。聯合開發三年之后,“我們就認為時機到了……選擇在這款車型上做第一款超充的搭載。” 自車規級動力電池量產裝車以來,最核心的材料路線沒有變化,依舊是磷酸鐵鋰和三元,為什么這幾年電池快充性能突飛猛進?
高煥認為,從分子層級來講,磷酸鐵鋰和三元鋰確實沒有多大的變化,但是整個電池是一個系統。“正極、負極、隔離膜、電解液,在封裝的殼子里面,就是一個相對小一點的電芯系統,它們之間要互相配合,其實發生了一些變化。”
他舉的例子包括:超充電芯的正極,用到超電子網,包括神行電池也是一樣的。有超電子網的覆蓋,鋰離子的傳導才會更好;電解液也進行了優化,提升了電導率水平;負極要做一個很好的快離子環設計,讓鋰離子能夠很快地通過最短路徑到石墨里面。
超電子網正極 電池包系統也有大的變化。“麒麟的架構下,剛剛解決了產熱的問題和能量密度的問題,要進一步解決散熱效率的問題,還有安全的問題。” 那么,在理想-寧德時代這對CP,是如何分工協作,開發5C超充電池的?
柳志民先介紹,正常的一個整車電池開發項目50人,開發周期18個月。但是5C超充電池項目有超過1000人,博士超過70人,花36個月時間開發。
其中,理想汽車動力電池研發團隊300人,70%的人力投入到5C超快充項目,光是博士團隊就有25人投入5C項目。
高煥詳細闡述了兩者分工:“柳博(即柳志民)的團隊對于整車的需求、電池總成的需求詳細解構,同時建立了原子級的開發標準以及方案方向,對于電芯、Pack有最嚴格的測試標準和測試方案;寧德時代基于底層的材料、體系、結構、工藝等技術開發。理想汽車自上而下,寧德時代自下而上,形成非常好的交互,共創方案,這是我們的合作邏輯。”
柳志民所帶領的理想動力電池研發團隊,定位不僅僅是匹配產品需求,去做方案。“我們肯定會從底層架構去想,其實我們也會做一些材料,包括工藝方案的摸索。”
但柳志民明確表示,“我們不是為了自研而自研,閉門造電池,我們對電池行業有足夠的敬畏之心,我們會持續聯合最好的供應商不斷的創新,基于用戶價值來打造行業第一的產品力。”
高煥對于理想這樣的客戶研究電池樂見其成:“我們也很欣賞像寶馬、理想這些企業能夠去深入地去了解電池。因為了解了之后,就知道核心的關鍵點在哪里……也有利于他們快速地去決策用什么樣的電池,用誰家的電池,會是能夠滿足或者說服務于我們整車的競爭力的。”
02
5C超充電池:一種麒麟電池
2022年6月,寧德時代發布了“麒麟電池”。當時,業界更多驚詫于這個電池系統方案的能量密度表現——
采用三元材料電芯時,麒麟電池系統能量密度可達255Wh/kg,輕松實現整車1000公里續航;采用磷酸鐵鋰時,系統能量密度也超過160Wh/kg。在相同電芯化學體系和同等電池包尺寸下,麒麟電池能量密度相比圓柱4680電池系統要高13%。
麒麟電池即寧德時代CTP 3.0電池包方案 其實,麒麟電池也宣布了很強的快充能力:10分鐘從10%快充至80%。按此換算,約700公里續航的理想MEGA,如果完全按這個方案走,10分鐘補能490公里——和現在的12分鐘補能500公里差不多。
麒麟電池之所以能做超充,是因為冷卻能力的倍數增長。
關鍵的技術方案是,麒麟電池將原本放置在電芯底部的水冷板,放到了電芯之間的面積最大的那一側,使換熱面積擴大四倍。
這項電芯大面冷卻技術,將電芯控溫時間縮短至原來的一半,從而適應更大電流和更高電壓的快充。當然,這個技術也能用來升溫,在寒冷的冬季,麒麟電池可支持5分鐘快速速熱啟動,便于充電或者放電。
理想-寧德時代5C超充電池的冷卻方案與此相同,也是把冷卻管放置到電芯之間。 不過,理想-寧德時代5C超充電池包,和此前寧德時代公布的麒麟電池方案,略有不同。
第一個不同是,麒麟電池對外公布時,電芯采取倒置方式,即電芯頂蓋朝下,而5C超充電池還是朝上站立的。
麒麟電池包的電芯倒置,能夠提升電池包空間利用率。電芯頂蓋有排氣閥,發生熱失控時會打開排氣,需要排氣空間,而電池包底部為了防止底部沖擊,最好也需要留出空間。電芯倒置,可以把這兩個空間合二為一。這個空間的節省,幫助麒麟電池包的電芯空間利用率提高了6%。
理想-寧德時代5C超充電池包,電芯正常站立,但是頂部仍然留出大通道定向排氣通道,并在電池包上留出了橫向防爆閥,保證在單顆電芯失效的情況下,實現失效高溫氣體的快速排出,而且是側向排出,不會通向乘員艙。
不過,5C超充電池包底部沒有預留空間,但是采用了雙層型材護板,提升刮底工況下的防護能力,避免底部沖擊可能導致的熱安全事故。
理想-寧德時代的5C超充電池,沒有采取電芯倒置方式,可能是對能量密度沒有那么渴求。這款電池包采用約250wh/kg的中鎳三元電芯,電池包能量密度約170wh/kg,遠遠低于麒麟電池能量型取向的255wh/kg。
柳志民在回答《電動汽車觀察家》問詢時也表示,后續可能會考慮倒置方案。
5C超充電池包和麒麟電池包第二個不同是有電池包結構,體現了理想汽車的“整車視野”。
柳志民介紹,國家標準對電池包機械安全的要求是,在發生側向觸碰時,要做到不起火、不爆炸。理想MEGA的要求是,在任意位置碰撞時,冷管、電芯、冷管接頭處,所有的能源的承載區,不能夠有任何的接觸。
理想MEGA在電池邊梁上,通過九宮格的方案設計與吸能潰縮區和能量傳遞區的一個配合,“首先吸收掉15%的沖擊能量,再把力量傳遞到護板以及橫梁上去,避免力傳遞到能源區。”
麒麟電池發布時,典型方案是將電池包橫縱梁與水冷板集成設計,取消了橫縱梁。但是在5C超充電池包上,有一個掛載梁和一個馬鞍梁作為承力結構。其中馬鞍梁指的是,一個馬鞍形的梁跨坐在一個矮梁上,一方面用于增加強度,另一方面提升可制造性。
這兩個差異并不是重大差異,理想-寧德時代5C超充電池包,還是麒麟電池包的一種。
高煥在媒體采訪環節也表示,麒麟架構是高端車電池的解決方案。“在麒麟架構下,我們會根據各個車型的品類以及它對需求的定義來劃分我們‘超級性能’的屬性。”
有“超級續航”,指續航1000公里以上的車型,聚焦續航里程,主要是通過高能量密度化學體系來保證安全;有“超級功率”,指追求超大功率的車型,比如兩秒級的零百加速。
“理想在超充這一部分,一定是NO.1。理想MEGA是第一個我們在麒麟架構下實現5C峰值快充的純電車型。”高煥在此對這個客戶不吝譽美之詞:“結合我們對整車細分市場的定義,同時考慮到成本等方面,我認為理想MEGA是一個非常完美的產品。”
03
推廣會和理想汽車“商量”
理想汽車在首款純電車型MEGA之后,就將推出系列純電車型,預計會覆蓋20-50萬元區間。
“理想汽車邁入純電賽道,我們的創新會基于用戶價值充分的創新和技術攻關,會充分的科技平權,做好極致的平臺化,理想后續純電車型將全部標配超充電池,真正解決用戶補能焦慮。”柳志民說。
顯然,5C或者接近的超充,將成為理想汽車純電車型的標簽,并且惠及20萬元市場。
成本自然就是核心問題。當前,5C超充電池和2C電池在同一級別,但要做到普及,肯定要降本。
在回答車企之間的超充競爭問題時,柳志民也說,“接下來的競爭會越來越激烈,我們會不斷通過方案創新去得到更加合理化的成本。雖然是高端電池,但是我們能夠通過合理化成本,讓更多車型用得上這樣的電池,這也是我們的一個方向。”
超充要普及,光靠理想汽車不夠。
柳志民也體現了高風亮節:“我們也希望寧德時代能夠跟我們在合作過程里面,打破所有的核心技術(壁壘),能夠影響整個行業,要我們整個行業的伙伴都能夠去在為純電車大規模替代燃油車去做更大的一個貢獻。”
他甚至說,“特斯拉 Model 3 的量產把電動車大規模替代燃油車從不可能變為可能,MEGA的超充體驗會把電動車大規模替代燃油車從可能變為現實。”
后續有其他品牌車型會用到寧德時代5C超充電池嗎?
高煥沒有直接回答這個問題。麒麟電池的“超級快充”版本——5C超充電池,“是我們和理想首次合作搭載的車型,關于是否會應用在其他車型上,我們也會和理想溝通。”
他說,“如果用這個產品搭載在其它的車型上,相關規定在我們的合作條款中都有包含。”
顯然,高煥所說,是嚴格為理想汽車定制的這一方案用于其他車企,需要理想汽車同意。但是,由于麒麟電池本來就有超級快充取向的方案,有多條技術路線,肯定也會有其他車企應用。 為什么墻裂推薦大家加入阿寶說車 知識星球
審核編輯:劉清
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原文標題:寧德時代:5C超充電池不會很貴
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