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大电池小油箱,宁德增混电池的电化学奇思妙想

11/06 14:06
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作者|王飞,邮箱|wf@pingwest.com

长期以来,人们对于插混增程(增混)动力的车型存在一个固有认知:就是市内通勤可以用电,他们通常拥有一个100公里-200公里左右续航的电池,这样日常开下来非常具有经济性。高速的场景可以用油,在拥有电动这种更好的驱动形式下,同时也可以兼顾出远门回乡的场景,一举两得。

正因为这样的场景可用性,增混车型的市场成为了如今消费者最能“用钱投票”的汽车动力类型的市场。

中汽协数据显示,今年1-9月新能源汽车销量同比增长32.5%,但插混增程车型增幅高达84.2%——并且,有越来越多的车企正在进入插混增程市场,推出相应产品。

但是如果我们以这个场景的体验来看一些产品,它们还是会有一些短板。比如,经常在高速超充桩上看到一些插混增程车长期“占桩”遭到吐槽,我们不去讨论这种行为,但从技术上来看,这说明了增混车型中还是有一些值得改进的产品特性:比如大多数插混、增程车型纯电续航太少,用户仍然希望大部分场景都用电来行驶,但依然希望有油箱作为辅助;大部分增混车型补能速度跟不上,很多增混车型在严寒的地区表现不是特别好,经常处于亏电状态,因为他们配备的电池技术还停留在更早的一代。

为此,宁德时代就针对增混市场推出一款电池产品——骁遥超级增混电池。

整体上看,骁遥是专门为增程和插混车型打造——续航超过400km,补能速度达到4C速率,在核心参数对齐目前的纯电车的电池性能。

另外一个特性则是,更安全和抗低温,从材料、电芯、模组、BMS到电池包,多级别、多维度、多场景,骁遥电池进行了超过400多项测试验证。骁遥电池设计寿命长达15年,具备4000次以上充放电循环能力——让增混车型的电池也实现代际级升级。

推出“大电量”增混正当时?

从产品序列上来看,宁德时代推出过一系列的细分市场的产品:宁德时代已经先后推出了麒麟电池和神行电池两大产品,前者以三元锂材料为主,高密度的特性,可以实现5C速率的快充,也配备更大的电芯散热性能。可以说是挑战高速率高性能的标杆产品。

后者随着全栈800V车型的铺开,以磷酸铁锂材料为基准,实现4C速率的超充,同时可根据不同需求,面向更广泛的车企群体和需要,主打“人人可用、车车可享的新能源车标配”。

宁德时代也是在这样的产品序列之后,再次开辟了增混电池的赛道。

但在战略强调纯电未来的当下,作为上游产业的宁德时代却推出了一块增混电池产品——这似乎是一个“违背老祖宗”的决定。

为什么要在这个时间点发布一块增混电池?

宁德时代市场部总经理罗坚首先在发布会上肯定了新能源(电动化)的路线,中国新能源乘用车9月份的渗透率是53%,从今年7月份开始渗透率已经连续三个月超过了50%,这意味着电动车已经彻底超越燃油车,成为多数消费者的选择。

但近三个月内,增混车型在新能源乘用车中占比43%,今年9月份增混车型的销量同比增长了将近120%。相关报告也预测,增混车型的份额会继续提升,未来有望突破50%。

从上游企业宁德时代来看,在新能源车市场,这也像是一个战略转弯。

实际上,宁德时代也不讳直言:新能源车动力路线的判断,其认为增混汽车应该被视为长期存在的独特品类。

今年不只是行业龙头在关心增混车型的电池产品体验,行业整体都在推动增混车体验接近纯电车。

自从以增程路线为代表的理想汽车成为了继特斯拉比亚迪后全球第三家实现盈利的新能源车企后,增混赛道已经拥有了越来越多的玩家,问界、阿维塔等车企相继推出增程车型。事实上,不管是车企角度,还是市场增量的角度,纯电车型销量增速放缓明显,新能源车销量增速主力来源于混动车型。

这时候,宁德时代作为上游企业,其认为提升电池性能,改善增混车型的体验就变得尤为重要。

宁德的物理和电化学世界

过去,类似插混车型的架构其实更依赖发动机,尤其是小电池大油箱的方案,发动机作为主力的功率单元,提供输出或电力储备,仍然依托在过去的燃油车架构之上。

但增程,以及增混电池相关的技术架构的核心应该在于电池,这也意味着在技术方案上需要重新整合。在用户的角度,是更大的电池,更高的充放电倍率,更安全的产品,比如实现40度以上的大电池装机,覆盖250km以上纯电续航。

车辆结构上,宁德时代国内乘用车事业部CTO高焕称,增混车型拥有增程器和排气管等,占据了一定的车辆设计空间,留给电池包的空间相对较少,所以在增混车型上,就一定需要提升单体电芯的材料能量密度及优化电池使用效率,来提升整体续航表现。过去的电池产品其实并不一定是为这样的需要而开发。

提升电化学的特性,骁遥超级增混电池实现了材料级的升级——

骁遥电池采用了正极材料表面修饰技术,结合创新的高压电解液配方形成“纳米级防护层”,有效减少了活性层的副反应。正极材料中还引入了高活性激发态粒子,大幅提升锂离子在材料中的传输效率。

宁德时代还构建了SOC全场景高精模型,SOC控制精度提升了40%。材料创新结合BMS智能算法优化,让骁遥电池的纯电使用率整体提升了10%以上,实现了超过400km的纯电续航。此外,宁德时代通过对电池充放电极化特性建模,打造了电池多级功率预测控制策略,让增混车的功率性能也再次提升20%。

4C超充技术也“复刻”到了骁遥电池上,骁遥电池可以实现“充电10分钟,补能超280km”。正极快离子导体包覆技术、负极二代快充石墨和新型纳米包覆技术、多梯度分层极片设计和全新的超高导电解液配方,使锂离子的穿透“纵享丝滑”,让增混车型也能享受纯电般的极致充电体验。

从架构上看,锂电在提升能量密度,充放电活性方面有较好的体验。本次骁遥电池也首次混用了“钠电”,实现了“锂钠”混用,钠离子电池则在低温中具有较强的使用优势。

高焕表示,宁德时代的钠离子电池的技术在骁遥超级增混上实现应用,助力实现零下四十度极寒环境可放电,零下三十度可充电,零下二十度更是与常温驾驶体验没有差别。这也是既宁德时代发布钠离子电池后,官宣其第二个落地场景。

为此,宁德时代使用首创的AB电池系统集成技术,骁遥电池包将钠离子电池与锂离子电池按一定比例和排列进行混搭、串联、并联集成,实现电池低温续航提升5%。其次,宁德时代将钠离子电池作为AB电池系统的SOC监测标尺,来辅助标定锂离子电池的电量,使系统整体控制精度提升了30%,纯电续航里程额外增加10km以上。

针对锂离子电池、钠离子电池低温性能上的差异,宁德时代还开发了全温域电量精准计算BMS技术,在全天候场景下对不同化学体系针对性分区管理,有效解决了高低温恶劣环境下电量预测失真或动力性能降级等问题。

骁遥超级增混电池经过大量采用后,相信一定程度上也会推动增混车型架构的变化。

比如配置大电池之后,整个增程系统包括发动机控制器、发电机控制器、驱动电机和驱动电机控制器可以进一步做整合。高焕认为,类似增程系统的零部件产业可能会发生一些变化。

类似的,过去小电池大油箱的方案,也可能会演化出大电池小油箱的方案——既考虑到纯电的舒适和经济特性,同时又照顾到了远途的场景。

随着骁遥超级增混电池的推出,也会继续提高增混车型的市占率。“从中长期来看,跟纯电来比,可能会出现50:50的市场局面。”高焕表示。

宁德时代

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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。

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。收起

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