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    • Part 1、宁王的超级技术到底是什么?
    • Part 2、关于4C和麒麟电池的猜想
    • Part 3、参考麒麟电池的内部构造
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宁德时代 4C铁锂超快充电池,技术大猜想

2023/08/18
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宁德时代的发布会一向是简洁高效的。昨天的发布会上,推出全球首款4C超充电池神行超充电池”,这是计划在做完4C三元锂电池之后,把4C的技术扩展到磷酸铁锂的领域。10分钟充电,续航400公里的4C电池,再也不用担心“没电”的烦恼。这款电池采用磷酸铁锂材料,不仅超快充电,还能实现700公里以上的续航里程。

我们的问题有很多,比如:

●  4C磷酸铁锂和4C三元电池的区别何在?

●  引入4C磷酸铁锂是否会增加电芯成本?是否需要与800V小容量电芯搭配?与 4C三元电池的成本差异是多少?既然都能达到700公里续航,是否三元4C电池已经变得多余?

●  4C电芯的工艺很多,是否需要与麒麟的Pack工艺相匹配?

Part 1、宁王的超级技术到底是什么?

作为磷酸铁锂电池,这款产品具有令人印象深刻的续航里程和充电速度,采用了一系列先进的技术,包括正极材料、负极材料电解液、隔膜和安全性措施的改进。这款电池的主要特点包括:

 续航里程: 在常温下,这款电池能够实现700公里的续航里程

 快充能力: 在常温下,只需十分钟的充电,即可续航400公里

 低温充电: 在-10摄氏度的低温条件下,只需半小时即可充电至80%电量(30分钟)

●  正极材料:采用了超电子网正极技术,通过纳米化的磷酸铁锂正极材料,降低了锂离子脱出阻力,提高了电池快充的性能。5)负极材料:通过改良石墨表面,增加了锂离子的嵌入通道,并采用多梯度分层极片设计,实现了快充和续航的平衡。

●  电解液:使用全新的超高导电解液配方,提升了锂离子脱溶剂化的能力,同时优化了超薄SEI膜,降低了电池内部阻力。

●  隔膜:改进了隔膜的设计,提高了锂离子液相传输速率,从而有助于更高效的充电和放电。8)安全性:采用了改良的电解液体系和高安全涂层隔离膜,通过智能算法管控电池内部温度,确保了电池的安全性能。此外,经过多种场景的认证,保证了电池在各种工况下的安全性。

当然,发布会上没有讲的最重要的一点:是不是原来所有的电池,经过这么一改造,直接可以上4C?

Part 2、关于4C和麒麟电池的猜想

其实我们理解前文所讲到的电芯改进,主要解决的问题,是电芯层面可以承受4C快充这样的大电流,换言之,假定容量是100Ah,那么400A的电流充电的时候,电池的阻抗是足够低的。

但是这里有几个大胆的猜测:

◎ 4C下,200Ah的电池得有800A。换言之这里的巨大电流带来很大的系统挑战。我们可以合理的猜测,4C磷酸铁锂,其实是麒麟电池的LFP版本。也就是说,电池容量也是小的,得用800V才能让电流小下来。

◎ 4C磷酸铁锂(LFP)需要配合麒麟电池的设计。这个也容易理解,如果要实现4C,电芯的阻抗可以做到足够低,但是发热还是得散出去。采用双面冷却的麒麟电池设计,这个散热空间是足够的。

◎ 在宁王的设计中,还有另外一种思路,就是直接用电化学体系对原有电池进行改造。我们理解目前4C是一个相对模糊的概念,也就是说,在峰值可能达到4C;但是由于电池的Pack设计不改变,达到表现稍逊色的快充效果。

Part 3、参考麒麟电池的内部构造

我们可以通过重新回顾之前的“麒麟电池拆解报告”来探寻这个问题的答案。

我们大胆猜测,这个4C的磷酸铁锂电芯需要配合麒麟电池系统进行使用。

电池盒顶部增加了厚重的缓冲泡沫,并在前后端设置了多个压力释放阀,以提高安全性。电芯排列成六行,最大化利用了空间,取消了电池内部的冗余横纵梁。电芯与电池包两侧的冷却管线布置有助于热管理。电芯与冷却板之间采用冷却板进行冷却,凹槽填充导热发泡材料,通过双面胶连接,冷却板采用粉末喷涂绝缘。底部设置了泄压阀,通过结构胶加强结构,底部阻胶机构防止结构胶溢出,微连接处使用气凝胶。泄压阀的设置和排烟孔有助于在热失控情况下释放压力和烟气,云母板用于防止热失控蔓延。

麒麟电池的内部结构创新关键点包括多功能弹性夹层,即通过绝缘粉末、胶带和导热发泡胶将水冷板与电芯粘结,起到支撑、隔热和冷却作用;大面积水冷技术,将水冷板布置在电芯侧面,增加散热面积,提高快充场景下的充电速度和温度均匀性;高压与烟气主动隔离技术,将防爆阀放置在电芯底部,实现定向泄压,避免高压和烟气干涉;云母防护罩用于防止高温冲击和隔热,防止热失控蔓延。

我们有理由相信:

均衡的价格下,4C快充铁锂电芯会比大容量铁锂电芯贵一些左右,麒麟Pack也会增加一些成本,总体会有一定的涨幅。当然在目前的局面下,宁德时代通过4C快充电池在原有电池成本的基础上平价,这种方法就属于技术型价格战了。

小结:以上是我们的猜测,在不改变电芯结构的情况下,宁德时代其实从电化学体系和Pack设计两个层面去做了最优化,但是我们理解这种快充LFP体系比普通的2C的三元还要贵一些。这种设计,可能是目前800V车辆低电量的一个初始版本,也是在4C三元电池的一个变种。

当然宁德时代可能用这个技术,分出来一种特殊的电池就是LFP 快充电池,即使未必是全程4C,但优势在于不改变Pack设计,可以直接替换,最终带来电池层面的价格战。

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宁德时代新能源科技股份有限公司是全球领先的锂离子电池研发制造公司,公司专注于新能源汽车动力电池系统、储能系统的研发、生产和销售,致力于为全球新能源应用提供一流解决方案。

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笔者 朱玉龙,一名汽车行业的工程师,2008年入行,做的是让人看不透的新能源汽车行业。我学的是测试和电路,从汽车电子硬件开始起步,现在在做子系统和产品方面的工作。汽车产业虽然已经被人视为夕阳产业,不过我相信未来衣食住行中的行,汽车仍是实现个人自由的不二工具,愿在汽车电子电气的工程方面耕耘和努力,更愿与同行和感兴趣的朋友分享见解。