“从动力电池的发展曲线来看,根据终端市场需求共经历了三条曲线,分别为能量密度曲线、磷酸铁锂的低成本曲线和超快充曲线。”
巨湾技研总裁裴锋博士认为,随着动力电池在前两条曲线的维度已经基本上完成了升级,目前市场需求已经由‘续航为王’转变为补能效率的比拼,超快充电池的规模化量产能力则是在第三条曲线取得竞争优势的重要指标。根据充电速度的差异,可以进一步把能做到10分钟以内充满80%的称为极快充电池。
作为国内最早进入并且在XFC(eXtreme Fast Charing)极快充电技术领域深耕的企业,近日,巨湾技研超快充动力电池专业工厂在广州南沙总部基地建成投产,全面建成后总产能为年产8GWh,目前已投入使用4GWh。
进入2023年以来,纯电动汽车销量增速放缓,目前最大的阻碍主要在于补能效率较低。在动力电池端,快充技术作为满足终端市场需求、构建差异化竞争壁垒的的必然选择。
巨湾技研凭借率先“卡位”快充电池赛道,抢占了第三曲线发展机会,并通过推动产品量产、客户拓展、生态构建等多个维度的进展,为企业本身未来发展提供有力支撑的同时,促使我国快充电池产能的进一步释放,向快充动力电池规模化量产时代“跃进”。
充电像加油一样快
纵观动力电池产业整体发展脉络,能量密度、循环寿命、安全性、制造成本等都是业内密切关注的技术竞争维度。如今,在电池能量密度和制造成本皆有所突破的背景下,安全与充电速度逐渐成为动力电池升级的核心及痛点。
基于此,快充成为电池企业加码布局的技术场景。与其他头部企业不同的是,相比于将快充作为后续发展的多场景战略布局之一,巨湾技研自2014年成立伊始就开始积累超快充技术。
裴锋博士表示,巨湾技研布局动力电池核心是两个,充电足够快和电池足够轻、足够小。其中,在足够快方面,则要做到“在不改变用户的习惯下,让充电像加油一样快。”
巨湾技研于2021对外发布并开始量产极快充电池。相比于国际上对于XFC技术到2025年做到10分钟的规划,巨湾技研极快充电池在2022年就已经做到7.5分钟,在全球范围内领先了两三年。
技术成熟度一直以来是动力电池量产的重要维度。巨湾技研极快充电池集成了材料、电化学、结构和控制等多领域技术成果,突破了电池性能的五大维度,为电池量产奠定了基础。
在充电时间上,极快充电池实现了6C极速快充倍率,其核心产品搭载在广汽埃安AION V PLUS车型以“充电5分钟,续航207公里”的成绩,创造了世界纪录认证机构(WRCA)颁发的“最快电动汽车充电技术”的世界纪录认证。
在投产仪式的活动现场,巨湾技研更是进行了超快充实时演示:在480kw充电功率下,巨湾极快充动力电池电量由32%达到83%,充电用时4分46秒。
在能量密度上,极快充电池基于目前高续航的三元方案,电池能量密度不断提升;
在循环寿命上,极快充电池目前做到2000次,支持百万公里续航;
在成本上,极快充电池只比普通三元电池成本高5%-8%,换算下来对标燃油车只是相当于手动挡到自动挡一样的差价。
安全性是业内所关心的快充电池最核心的问题。极快充电池采用先进热失控管理系统保障高安全,可以实现电池包热失控后48小时内不起火,远远超过国家要求的5分钟内不起火的基础标准。
首家超快充电池工厂
随着下游市场对快充的产能需求逐渐释放,以及多家主流电池企业纷纷推出快充电池解决方案,规模化量产成为快充电池企业抢抓市场机遇期的重要维度。这对电池企业的制造工艺、量产能力等方面提出了更严苛的要求。
裴锋博士表示,巨湾技研超快充动力电池专业工厂是全球首家面向先进的超快(10-15分钟)乃至极快(5-10分钟,XFC)充电动力电池规模化生产制造的专业工厂,具备领先的制造水平和技术能力,多项生产制造工艺技术属行业首创。
该工厂的投产,标志着巨湾技研具备了超快充电池技术研发与量产制造的双重能力,进一步推动了动力电池高端优质产能的释放。
据悉,巨湾技研超快充动力电池专业工厂根据超快充电池产品的特色、开发要求制定了特殊工艺要求,再根据特殊的工艺参数开发设备,确保各工序的设备的高精度和可靠性。整个工厂具备“专、精、特、新、严”的五大特点,对超快充XFC动力电芯制造过程制定了一致性的高标准。
1.专用功能化电解液的注液与化成工艺,实现高倍率持续充电
提升电极/电解液界面浸润度、降低离子传输的活化能垒,使电芯可高倍率持续充电并保持超长循环寿命。
2.高精度原材料混合工艺/匀浆工艺,保障电极片优异电化学、热力学特性
多组分高精度上料系统保证精确的超充电极配方,结合原材料预混系统及高速匀浆系统,令制备的电极片具有优异的电化学、热力学特性,保证电芯可高倍率持续充电并保持循环寿命与能量密度。
3.特制超宽极耳焊接,有效降低极速充电时的电阻及温升
使用激光焊接替代传统超声波焊接工艺,焊接强度提升约20%,并实现快速、大量的电子传输,有效降低极速充电时的电阻及温升,提升可靠性与安全性。
4.多层涂布/辊压创新工艺,实现高能密、长寿命、低成本极快充电
在影响电芯快充性能的涂布、滚压等重要工艺环节,制造精度达到行业领先水平。多层涂覆技术结合优化后的电极材料体系,能够实现电芯在高能密、长寿命、低成本条件下的极快充电。
5.严格的湿度/洁净度,确保超充电池产品的一致性及超高安全性
严苛的环境湿度及洁净度控制,达到了超充电芯体系敏感型原材料稳定性的要求,确保所制备极快充电电芯的产品质量。
超快充将成为标配
随着新能源车市场以及动力电池市场双双驶入快车道,超快充动力电池专业工厂的投产将推动快充电池装车进程加速。
“基于目前的判断,到2025年新能源汽车渗透率大概是16%,到2030年渗透率会达到68%。这也意味着超快充将会是新能源车的标配。”裴锋博士在采访中表示,并介绍了巨湾技研的下游市场拓展情况,涵盖了纯电、混动、重卡、MPV等多个领域。
作为广汽集团内部孵化的高科技企业,巨湾技研的第一大核心客户群就是广汽客户群,其中包含两家家企业——埃安和合创。
据了解,埃安旗下埃安V Plus等车型搭载了巨湾技研超快充电池;合创V09超快充车已经实现量产,这款车0-80%充电时间大概是12分钟。
除广汽之外,巨湾技研的合作车企还包括创维,以及东风重卡、陕汽西部智联等重卡车型。未来将会与更多车企陆续开展合作。
作为一个高度复杂的系统性工程,快充从三电、到充电桩、电网层面都需要全新调整。裴锋博士表示,要实现XFC的极速充电生态需要解决几个方面的问题,在实现电池端充电能力从1C上升到6C水平之外,还需要构建超充生态,推动超快充设施建设。
在整车上,高压架构需要发生变化,400kW级快充需要800V高压架构,电压等级需要逐步上升;在充电桩上,充电桩的一些系统也需要做出变化,比如液冷充电枪,功率变大之后其电流也会变大,普通的自然冷却不能满足其散热要求,所以需要研发一些液冷系统。
为配套超快/极快充电池的应用,巨湾技研同步开发了XFC超充桩,使用液冷充电枪技术和智能液冷系统,解决了充电枪大电流输出时的发热问题,使得充电电流最大可达600A,最高功率600kw。
在巨湾技研的示范带动和电动汽车整车公司、传统充电运营商、电网和石油行业的积极参与下,2023年全国超充站数量将有望超过3000座,2025年将建成10000座,其中仅广州“超充之都”项目就将推动超过1000座超充桩的落地。