
芝能汽车出品
电动汽车这几年的发展,越来越快了,也在不断逼近用户真实需求的过程。
最早大家焦虑的是“能不能开远”,于是电池容量越做越大;后来变成“够不够用”,600km、800km成为标配;但到了今天,补能效率成了最后的瓶颈。
因为不管续航多长,只要充电慢,续航不自由都会变成补能不自由。
当手机也在没做到“10分钟充满”的情况下,电动汽车的充电开始越来越快:
◎3 月 5 日 (比亚迪) :发布第二代刀片电池 + 兆瓦闪充,10%→70% 仅 5 分钟、10%→97% 9 分钟,-30℃ 12 分钟,峰值 1500kW。
◎3 月 16 日 (极氪 / 吉利) :发布 900V/12C 神盾电池,10%→80% 约 7 分钟。
◎3 月 18 日 (奇瑞) :发布犀牛电池 + 迅龙秒充,8 分钟补能 500km,峰值 1200kW。
◎4 月 21 日 (宁德时代) :发布第三代神行超充电池 (10C/15C) ,10%→98% 仅 6 分 27 秒,-30℃ 9 分钟。
为什么过去行业一直认为“快充和寿命不可兼得”?
对于电池来说,发热量与电流的平方成正比,只要持续的充电电流只要上去,热量就是指数级增长。
而温度一旦失控,不只是安全问题,更直接影响电池寿命——副反应加剧、SEI膜破坏、锂沉积,这些都会让电池快速衰减。
所以传统快充是一种“以寿命换速度”的权衡,电池行业长期依赖涓流充电来“收尾降温”。
那么这个行业最近大家都做了什么突破,以至于成了快充的速度不断提升呢?把“发热的根源”降下来这个事情可以我们分解一下。
01
把内阻降低
我们知道快充的提速核心是把电池内阻做到极低,内阻下降的意义在于,同样的电流下产生更少的热,从而为高倍率充电提供物理基础。
为了做到这一点,需要从电池内部的三个维度同时下手:
◎在结构层面,通过控制电芯长度在一定尺寸范围 (长刀要变短刀,电芯的长度要控制) ,缩短电流路径直接降低欧姆阻抗;
◎在材料界面层,通过对SEI膜进行“定向设计”,提升锂离子通过效率的同时抑制副反应;电芯负极表面那层十几纳米厚的 SEI 膜,得让锂离子快速的通过又要阻止电解液中的溶剂通过。
对超充SEI 膜做了量身打造,精准定位阻碍锂离子迁移的短板物质,再定向培育出仿生物质,让锂离子通过SEI膜的能力翻倍。
◎在微观扩散层,则通过改造石墨层结构,把原本狭窄的“通道”拓宽,让锂离子嵌入速度显著提升。
锂离子要嵌入到负极石墨层中,石墨的层间距 0.33 纳米,原子间的排斥力会严重降低锂离子的嵌入速度, 采用全新的层拓石墨技术,用单原子对石墨负极进行改造,有效拓宽了石墨的层间高度,让锂离子的嵌入速度提升。
减少产热只是第一步,热量产生的足够少,才能往下走。
02
控制温度
真正难的是在高功率下“控住温度”,我们最早知道电池的温度一般不让超过50度,因为温度越高带来的副反应越厉害。
这背后其实是两个系统能力:
◎一是散热,把热带走;
◎二是感知,知道什么时候该快、什么时候该慢。
过去的电池更多依赖底部冷却,而现在演进到大面积冷却,再到针对极耳热点区域的“肩部冷却”,是从粗放散热走向精确控温。
与此同时,通过电化学模型与温度采集的结合,可以把电芯内部温度的判断精度控制在±1℃,让系统具备实时决策能力。
换句话说,快充通过高精度的分析变成一个受控过程。
这一整套体系的建立,才能让全程使用超充的情况下,电池循环次数之后,保持高的SOH。
当然我们知道温度的高度对充电功率的影响很大,低温是过去快充真正的隐形门槛。
因为温度一旦下降,电池内阻会急剧上升,尤其是界面反应阻抗,甚至可能提升近百倍,这也是为什么很多车在冬天充电速度大幅下降。
传统方案要么依赖外部热管理慢慢加热,要么依赖带储能的超充桩提前预热,但这两种方式要么效率低,要么依赖基础设施。
现在大部分的方案都把“加热能力”内置到电池本身,通过脉冲电流让电池自发升温,从而摆脱对充电桩的依赖。在零下30℃,依然可以实现接近常温的充电效率,这实际上解决了快充“挑环境”的问题。
小结
从现在来看,三元和磷酸铁锂的发展迭代路径是不同的。磷酸铁锂继续走“超长续航”的路径。受限于能量密度,如果一味堆电量去追求高续航,会让电池包重量增加,进而带来能耗、操控、安全等一系列连锁问题。
通过把补能时间压缩到几分钟以内,让用户在使用层面“感知不到续航限制”云南配资,是一个比较有价值的路。
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