自從2020年特斯拉的4680電池發(fā)布后,國內(nèi)電池企業(yè)及整車企業(yè)也不甘被特斯拉搶了風(fēng)頭,不斷發(fā)布自己新的電池技術(shù),創(chuàng)造出新的電池名字。什么刀片電池、彈匣電池、魔方電池、麒麟電池……讓
電動車消費者“不明覺厲”,很是搶了一波眼球。
動力電池名稱花樣不少
除了寧德時代這樣的電池企業(yè)外,整車企業(yè)如特斯拉、比亞迪、廣汽、上汽、長城等都擁有自己的動力電池研發(fā)技術(shù)。在電池新材料尚未突破之際,這些帶著不同名稱的電池技術(shù),實際上主要是在電池結(jié)構(gòu)上進行創(chuàng)新,這也是新能源車企的重要抓手之一。各家車企希望通過電池結(jié)構(gòu)的優(yōu)化創(chuàng)新,來提高電動汽車續(xù)航能力、快充速度和性能表現(xiàn),以及電池的安全性。那么,這些百花齊放的電池技術(shù)究竟怎么樣,它們各自的優(yōu)勢又有哪些?
目前國內(nèi)乃至全球的動力電池“龍頭老大”寧德時代,2019年在全球首創(chuàng)無模組電池包,也就是第一代CTP技術(shù)。傳統(tǒng)的電池采用電芯-模組-電池包的裝配模式,所謂CTP,就是直接將大量電芯串并聯(lián)在一起集成為電池包,省略了模組。
由于取消了包裹在電芯外的模組,電池包有了更多空間排列電芯,提升了電池包體積利用率,系統(tǒng)能量密度得以增加,從而提升車輛的續(xù)航里程。當(dāng)時,該技術(shù)讓電池包體積利用率突破了50%。此后,CTP已經(jīng)成為國內(nèi)電池企業(yè)布局的重點。
寧德時代的3.0版麒麟電池
如今寧德時代的CTP技術(shù)發(fā)展到第三代,也就是去年發(fā)布的麒麟電池,體積利用率達到72%,最直接的效果就是將三元鋰電池的能量密度提升至255Wh/kg,磷酸鐵鋰電池系統(tǒng)能量密度提升至160Wh/kg。其續(xù)航、快充、安全、壽命、效率、以及低溫性能得到全面提升,并宣稱在某些性能上“打臉馬斯克,超過4680”,引發(fā)業(yè)界強烈關(guān)注,也助推了寧德時代股價的飆升。
作為對比,在相同的化學(xué)體系、同等電池包尺寸下,麒麟電池包的電量,相比特斯拉4680電池,可以提升13%。據(jù)了解,在續(xù)航方面,搭載三元鋰麒麟電池可實現(xiàn)整車1000公里續(xù)航。在快充方面,麒麟電池首創(chuàng)電芯大面冷卻技術(shù),支持5分鐘快速熱啟動,而且10分鐘可以快充至80%。
而特斯拉的4680大圓柱電池有兩大賣點,一個是續(xù)航能力強,另一個是成本更低。與之前特斯拉2170電池相比,4680電池能量是過去的5倍,功率為過去的6倍,能量密度高達300Wh/kg。同時,4680電池較原來電池的成本降低14%。這也是特斯拉敢于掀起電動車降價戰(zhàn)的底氣之一。
特斯拉的4680圓柱電池
比亞迪推出的“刀片電池”,因為形似刀片而得名,指的是電芯像刀片一樣扁平且長條,且和口香糖的形狀極其相似,主打的是安全性。用比亞迪董事長王傳福的話來講,“刀片電池是比亞迪徹底終結(jié)新能源汽車安全痛點的決心,要讓全球動力電池技術(shù)路線重回正軌,讓“自燃”的標簽從新能源車的字典里徹底抹掉”。
在2020年3月正式發(fā)布刀片電池之后,比亞迪逐漸在全系車型中應(yīng)用刀片電池,實現(xiàn)了刀片電池的大規(guī)模應(yīng)用落地。
比亞迪推出的刀片電池
針刺試驗的結(jié)果顯示,三元鋰電池在針刺瞬間表面溫度超過500度,傳統(tǒng)塊狀的磷酸鐵鋰電池被穿刺后表面溫度達到200-400度,而比亞迪的刀片電池表面溫度只有30-60度。對此,中國科學(xué)院院士歐陽明高分析指出,刀片電池的設(shè)計,讓它在短路時產(chǎn)熱少、散熱快,表現(xiàn) “非常優(yōu)異”。
在續(xù)航上,刀片電池將傳統(tǒng)的磷酸鐵鋰電池的能量密度提升了50%。同時,刀片電池因為不使用鎳和鈷,其成本比較低,比傳統(tǒng)三元鋰電池便宜很多。
在安全性和使用壽命方面,比亞迪刀片電池確實有著突出優(yōu)勢,而快充可能是其目前的性能弱項,充電80%需要30-40分鐘完成,而充滿則要1小時左右。
2021年廣汽埃安推出的彈匣電池,同樣主打安全性。這種電池結(jié)構(gòu)是將多個電芯組成電池模組,再把多個模組組成一整個動力電池包,看起來就像是一個彈匣一樣。
該電池技術(shù)采用了耐高溫材料,并在各個電芯之間采用了隔熱材料,即便是其中一個電芯發(fā)生熱失控,也不會波及到其他電芯。該電池使用最新的電池管理系統(tǒng),可以對電池系統(tǒng)溫度進行調(diào)節(jié),既保障電池安全性能,又確保電池續(xù)航性能。當(dāng)時廠家對搭載了彈匣電池系統(tǒng)安全技術(shù)的三元鋰電池整包進行了針刺熱擴散試驗。前不久,埃安還對彈匣電池2.0進行了槍擊試驗,全球首次實現(xiàn)電池整包槍擊不起火。
廣汽埃安推出的彈匣電池
不過與刀片電池的疊片設(shè)計相比,彈匣電池采用的依舊是模組式設(shè)計,其電池組的能量密度要比刀片電池低,同等體積的動力電池組,刀片電池可以提供更多的電量更長的續(xù)航。同時,由于彈匣電池采用的是模組式設(shè)計,其制造成本要高于刀片電池。
作為上汽與寧德時代共同研發(fā)的新一代電池,魔方電池首先被搭載在上汽MG純電動車MULAN上,隨后在iMAX 8 EV等車型上陸續(xù)裝備。上汽魔方電池的著力點在“ONE PACK”這一標準化上,同時具備“超薄、純平”的特點。
魔方電池是一款標準電池包,有三種規(guī)格,長寬統(tǒng)一,高度略有差別,這使得“換電”得以更加方便快捷。其電池包采用LBS躺式電芯和先進CTP技術(shù),電池整包厚度低至110mm,讓整車空間利用率更大,同時能將電池能量密度做到180Wh/kg,效能得到大幅提高。
上汽魔方電池
動力電池種類很多,目前來看,還不能說誰家的電池一定具有絕對的優(yōu)勢,或者處于完全的劣勢?陀^來說,還沒有哪一款的性能可以完全滿足消費者現(xiàn)今的駕駛需求。因此各大廠家也在竭力去尋求開發(fā)一款能量密度更高,但成本更低的電池產(chǎn)品。
眼下,除了在電池結(jié)構(gòu)上進行創(chuàng)新外,各大企業(yè)都將目光投向了固態(tài)電池產(chǎn)業(yè),固態(tài)電池已經(jīng)成為各大汽車廠商爭奪未來純電動車話語權(quán)的核心技術(shù)。日產(chǎn)、寶馬、寧德時代、蔚來、上汽、廣汽等均表示在固態(tài)電池的研發(fā)中已取得了階段性進展。
孚能科技董事長王瑀近日在接受媒體采訪時表示,動力電池在技術(shù)層面依然存在較多問題:一方面是能量密度不夠高、續(xù)航里程不夠長,部分車輛有虛標趨勢;另一方面,電池包體積有限,難以大幅提升續(xù)航。此外,受成本壓制影響,動力電池逐漸向磷酸鐵鋰傾斜。他認為,鋰電池的演變從液態(tài)開始,但終極肯定是固態(tài)。
蔚來汽車發(fā)布的固態(tài)電池
固態(tài)電池之所以受寵,第一是因為使用固體電解質(zhì)替代了傳統(tǒng)鋰電池的電解液和隔膜。與傳統(tǒng)鋰電池相比,固態(tài)電池更安全、能量密度也更高、循環(huán)性能更強。第二是固態(tài)電池技術(shù)被認為將大幅縮減電動汽車的成本,有研究機構(gòu)認為,量產(chǎn)固態(tài)電池的成本僅為目前鋰離子電池的40%。
不過,雖然一些企業(yè)聲稱即將有固態(tài)或者半固態(tài)的電池裝車,但目前受限于一些技術(shù)原因,固態(tài)電池的大規(guī)模商業(yè)化在短期內(nèi)還難以實現(xiàn)。
作為新能源汽車最重要的組成部分,動力電池的性能,是消費者最為關(guān)心的因素之一,更是新能源汽車品牌在市場上最重要的競爭籌碼之一。因此,動力電池各大品牌在電池技術(shù)上不斷尋求突破與改進,多種技術(shù)路線競爭,這場大戰(zhàn)還將持續(xù)下去。
對于消費者來說,這場大戰(zhàn)可以相互激勵,加速創(chuàng)新發(fā)展,促進動力電池安全性和綜合性能不斷地進步,同時,不同的電池也讓消費者根據(jù)自己的需求有了更多的選擇。
(責(zé)任編輯:子蕊)