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大電池小油箱,寧德增混電池的電化學奇思妙想

11/06 14:06
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作者|王飛,郵箱|wf@pingwest.com

長期以來,人們對于插混增程(增混)動力的車型存在一個固有認知:就是市內(nèi)通勤可以用電,他們通常擁有一個100公里-200公里左右續(xù)航的電池,這樣日常開下來非常具有經(jīng)濟性。高速的場景可以用油,在擁有電動這種更好的驅(qū)動形式下,同時也可以兼顧出遠門回鄉(xiāng)的場景,一舉兩得。

正因為這樣的場景可用性,增混車型的市場成為了如今消費者最能“用錢投票”的汽車動力類型的市場。

中汽協(xié)數(shù)據(jù)顯示,今年1-9月新能源汽車銷量同比增長32.5%,但插混增程車型增幅高達84.2%——并且,有越來越多的車企正在進入插混增程市場,推出相應產(chǎn)品。

但是如果我們以這個場景的體驗來看一些產(chǎn)品,它們還是會有一些短板。比如,經(jīng)常在高速超充樁上看到一些插混增程車長期“占樁”遭到吐槽,我們不去討論這種行為,但從技術上來看,這說明了增混車型中還是有一些值得改進的產(chǎn)品特性:比如大多數(shù)插混、增程車型純電續(xù)航太少,用戶仍然希望大部分場景都用電來行駛,但依然希望有油箱作為輔助;大部分增混車型補能速度跟不上,很多增混車型在嚴寒的地區(qū)表現(xiàn)不是特別好,經(jīng)常處于虧電狀態(tài),因為他們配備的電池技術還停留在更早的一代。

為此,寧德時代就針對增混市場推出一款電池產(chǎn)品——驍遙超級增混電池。

整體上看,驍遙是專門為增程和插混車型打造——續(xù)航超過400km,補能速度達到4C速率,在核心參數(shù)對齊目前的純電車的電池性能。

另外一個特性則是,更安全和抗低溫,從材料、電芯、模組、BMS到電池包,多級別、多維度、多場景,驍遙電池進行了超過400多項測試驗證。驍遙電池設計壽命長達15年,具備4000次以上充放電循環(huán)能力——讓增混車型的電池也實現(xiàn)代際級升級。

推出“大電量”增混正當時?

從產(chǎn)品序列上來看,寧德時代推出過一系列的細分市場的產(chǎn)品:寧德時代已經(jīng)先后推出了麒麟電池和神行電池兩大產(chǎn)品,前者以三元鋰材料為主,高密度的特性,可以實現(xiàn)5C速率的快充,也配備更大的電芯散熱性能??梢哉f是挑戰(zhàn)高速率高性能的標桿產(chǎn)品。

后者隨著全棧800V車型的鋪開,以磷酸鐵鋰材料為基準,實現(xiàn)4C速率的超充,同時可根據(jù)不同需求,面向更廣泛的車企群體和需要,主打“人人可用、車車可享的新能源車標配”。

寧德時代也是在這樣的產(chǎn)品序列之后,再次開辟了增混電池的賽道。

但在戰(zhàn)略強調(diào)純電未來的當下,作為上游產(chǎn)業(yè)的寧德時代卻推出了一塊增混電池產(chǎn)品——這似乎是一個“違背老祖宗”的決定。

為什么要在這個時間點發(fā)布一塊增混電池?

寧德時代市場部總經(jīng)理羅堅首先在發(fā)布會上肯定了新能源(電動化)的路線,中國新能源乘用車9月份的滲透率是53%,從今年7月份開始滲透率已經(jīng)連續(xù)三個月超過了50%,這意味著電動車已經(jīng)徹底超越燃油車,成為多數(shù)消費者的選擇。

但近三個月內(nèi),增混車型在新能源乘用車中占比43%,今年9月份增混車型的銷量同比增長了將近120%。相關報告也預測,增混車型的份額會繼續(xù)提升,未來有望突破50%。

從上游企業(yè)寧德時代來看,在新能源車市場,這也像是一個戰(zhàn)略轉(zhuǎn)彎。

實際上,寧德時代也不諱直言:新能源車動力路線的判斷,其認為增混汽車應該被視為長期存在的獨特品類。

今年不只是行業(yè)龍頭在關心增混車型的電池產(chǎn)品體驗,行業(yè)整體都在推動增混車體驗接近純電車。

自從以增程路線為代表的理想汽車成為了繼特斯拉比亞迪后全球第三家實現(xiàn)盈利的新能源車企后,增混賽道已經(jīng)擁有了越來越多的玩家,問界、阿維塔等車企相繼推出增程車型。事實上,不管是車企角度,還是市場增量的角度,純電車型銷量增速放緩明顯,新能源車銷量增速主力來源于混動車型。

這時候,寧德時代作為上游企業(yè),其認為提升電池性能,改善增混車型的體驗就變得尤為重要。

寧德的物理和電化學世界

過去,類似插混車型的架構其實更依賴發(fā)動機,尤其是小電池大油箱的方案,發(fā)動機作為主力的功率單元,提供輸出或電力儲備,仍然依托在過去的燃油車架構之上。

但增程,以及增混電池相關的技術架構的核心應該在于電池,這也意味著在技術方案上需要重新整合。在用戶的角度,是更大的電池,更高的充放電倍率,更安全的產(chǎn)品,比如實現(xiàn)40度以上的大電池裝機,覆蓋250km以上純電續(xù)航。

車輛結構上,寧德時代國內(nèi)乘用車事業(yè)部CTO高煥稱,增混車型擁有增程器和排氣管等,占據(jù)了一定的車輛設計空間,留給電池包的空間相對較少,所以在增混車型上,就一定需要提升單體電芯的材料能量密度及優(yōu)化電池使用效率,來提升整體續(xù)航表現(xiàn)。過去的電池產(chǎn)品其實并不一定是為這樣的需要而開發(fā)。

提升電化學的特性,驍遙超級增混電池實現(xiàn)了材料級的升級——

驍遙電池采用了正極材料表面修飾技術,結合創(chuàng)新的高壓電解液配方形成“納米級防護層”,有效減少了活性層的副反應。正極材料中還引入了高活性激發(fā)態(tài)粒子,大幅提升鋰離子在材料中的傳輸效率。

寧德時代還構建了SOC全場景高精模型,SOC控制精度提升了40%。材料創(chuàng)新結合BMS智能算法優(yōu)化,讓驍遙電池的純電使用率整體提升了10%以上,實現(xiàn)了超過400km的純電續(xù)航。此外,寧德時代通過對電池充放電極化特性建模,打造了電池多級功率預測控制策略,讓增混車的功率性能也再次提升20%。

4C超充技術也“復刻”到了驍遙電池上,驍遙電池可以實現(xiàn)“充電10分鐘,補能超280km”。正極快離子導體包覆技術、負極二代快充石墨和新型納米包覆技術、多梯度分層極片設計和全新的超高導電解液配方,使鋰離子的穿透“縱享絲滑”,讓增混車型也能享受純電般的極致充電體驗。

從架構上看,鋰電在提升能量密度,充放電活性方面有較好的體驗。本次驍遙電池也首次混用了“鈉電”,實現(xiàn)了“鋰鈉”混用,鈉離子電池則在低溫中具有較強的使用優(yōu)勢。

高煥表示,寧德時代的鈉離子電池的技術在驍遙超級增混上實現(xiàn)應用,助力實現(xiàn)零下四十度極寒環(huán)境可放電,零下三十度可充電,零下二十度更是與常溫駕駛體驗沒有差別。這也是既寧德時代發(fā)布鈉離子電池后,官宣其第二個落地場景。

為此,寧德時代使用首創(chuàng)的AB電池系統(tǒng)集成技術,驍遙電池包將鈉離子電池與鋰離子電池按一定比例和排列進行混搭、串聯(lián)、并聯(lián)集成,實現(xiàn)電池低溫續(xù)航提升5%。其次,寧德時代將鈉離子電池作為AB電池系統(tǒng)的SOC監(jiān)測標尺,來輔助標定鋰離子電池的電量,使系統(tǒng)整體控制精度提升了30%,純電續(xù)航里程額外增加10km以上。

針對鋰離子電池、鈉離子電池低溫性能上的差異,寧德時代還開發(fā)了全溫域電量精準計算BMS技術,在全天候場景下對不同化學體系針對性分區(qū)管理,有效解決了高低溫惡劣環(huán)境下電量預測失真或動力性能降級等問題。

驍遙超級增混電池經(jīng)過大量采用后,相信一定程度上也會推動增混車型架構的變化。

比如配置大電池之后,整個增程系統(tǒng)包括發(fā)動機控制器、發(fā)電機控制器、驅(qū)動電機和驅(qū)動電機控制器可以進一步做整合。高煥認為,類似增程系統(tǒng)的零部件產(chǎn)業(yè)可能會發(fā)生一些變化。

類似的,過去小電池大油箱的方案,也可能會演化出大電池小油箱的方案——既考慮到純電的舒適和經(jīng)濟特性,同時又照顧到了遠途的場景。

隨著驍遙超級增混電池的推出,也會繼續(xù)提高增混車型的市占率。“從中長期來看,跟純電來比,可能會出現(xiàn)50:50的市場局面?!备邿ū硎?。

寧德時代

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寧德時代新能源科技股份有限公司是全球領先的鋰離子電池研發(fā)制造公司,公司專注于新能源汽車動力電池系統(tǒng)、儲能系統(tǒng)的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售,致力于為全球新能源應用提供一流解決方案。

寧德時代新能源科技股份有限公司是全球領先的鋰離子電池研發(fā)制造公司,公司專注于新能源汽車動力電池系統(tǒng)、儲能系統(tǒng)的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售,致力于為全球新能源應用提供一流解決方案。收起

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