技術方談極氪金磚電池在行業內的水平?

Mondo 汽車 更新 2024-01-31

輕鬆的汽車原裝12月14日,極氪首款自主研發的電池金磚電池正式發布,對於很多消費者來說,它可能和比亞迪刀片電池、上汽魔方電池、寧德麒麟電池一樣,只是名稱不同。 但對於行業來說,當這款電池被“自主研發”、“全球最快量產磷酸鐵鋰電池”、“全球量產第一”等字眼,注定是不平凡的。

自研是什麼意思?

在燃油車時代,強調核心三大技術,沒有掌握核心技術的車企現在基本被淘汰。 在新能源時代,從動力、電池等硬體,到座艙智慧型、電控等軟體,全棧自研依然是各大車企追求的目標。

然而,在動力電池領域,只有比亞迪等少數車企能夠真正實現完全自主研發,其他大部分也擁有自己的動力電池研發技術,但大多停留在電池系統層面。 也就是說,電芯還是要從寧德時代等頂級廠商那裡採購,車企只完成電池包的包裝。 所以別看那麼多車企都發布了自己的電池產品,名字比另乙個霸氣,但真正擁有核心技術的卻寥寥無幾。

當然,比亞迪的刀片電池是完全自研的,廣汽集團也發布了全棧自研的英派電池,現在又多了一塊氪金磚電池,也是從電芯層面自研自製。

除了更好的解決系統匹配問題外,自研電池還具有降低成本、提高效率的最大優勢。 例如,極氪表示,自主研發的金磚電池,生產效率提高了40%,每千瓦時成本降低了14%8%。在大多數新能源汽車企業仍處於虧本銷售階段,佔整車成本大部分的電池成本有所下降,這無疑可以緩解車企的資金壓力,也可以提公升產品端的競爭力,給消費者更多的利潤。

800V高壓平台下的“鋰刀片鐵電池”

極氪的金磚電池和比亞迪的刀片電池一樣,採用的是刀片式磷酸鐵鋰電池,但不同的是,它使用的是短刀電芯,在視覺上只有500mm左右,起點是800V平台比亞迪的長刀電芯大多為長刀電芯,電芯長度為600-2500mm,以400V為主。

從電池包的排列方式也可以看出,比亞迪的長刀電芯可以覆蓋電池包的寬度,而氪氪金磚電池則由兩塊短刀電芯拼接在一起。

電芯的外包裝不是傳統的藍色絕緣膜,而是金色的耐高壓絕緣膜,不僅使金磚電池更配得上它的名字,而且可以承受4000V直流高壓,高壓電阻提高了27%,不易短路。

至於短刀電芯和長刀電芯哪個好,我覺得各有各的優點,長刀可以減少電芯數量,更有利於熱管理。 但是短刀更適合800V和4C以上的快充,因為長刀電芯的形狀太長,充電電流需要經過的路徑很長,充電時間長,如果過大,充放電電流更容易熱跑而且,底盤的變形也更容易導致電池大面積短路,導致自燃。 短刀細胞可以降低這些風險。

解決了磷酸鐵鋰電池的充電痛點

雖然目前沒有關於電芯的更詳細的資訊,但我認為僅從公布的資訊來看,金磚國家電池就足以讓人驚豔,尤其是它的快充能力。

要知道,充電速度慢是磷酸鐵鋰電池的一大痛點,普通的磷酸鐵鋰電池,即使在30%-80%的快充範圍內,充電時間仍然需要30分鐘以上,也就是2C充電速率左右。 但極氪金磚電池採用800V架構,電極採用疊片多極耳結構+雙鉚極分流設計,採用鋰離子全加速技術,最高充電倍率為45C,最大充電功率可達500kW,在10%80%快充範圍內,15分鐘可提公升500公里以上續航。

這是什麼概念,目前2C、3C快充是主流水平,6C是天花板,只有少數三元鋰電池可以做到,而極氪磷酸鐵鋰的金磚電池已經做到了45C,即使與許多三元鋰電池相比,充電速度也遙遙領先,磷酸鐵鋰電池正式進入過充時代。

在放電率方面,金磚電池的脈衝放電率在3秒內最高可達16C,完全不會限制電機的功率輸出。 氪 007 配備金磚電池,可在 000 秒內輕鬆實現 3 加速效能。

至於磷酸鐵鋰電池怕冷的事實,官方並沒有明確說明低溫下的放電容量,只是說它可以保證在惡劣環境下的超快充電效能:即使在-10低溫環境下,金磚電池仍能達到優異的充電速度,其充電速度至少比同類產品高出四分之一。

雖然體積利用率較高,但在能量密度方面仍有提公升空間

畢竟磷酸鐵鋰電池在能量密度上遠不如三元鋰電池,因此需要盡可能提高空間利用率。 比亞迪官方曾表示,傳統模組化電池包的空間利用率僅為40%,刀片電池的空間利用率可達60%-80%,空間利用率提公升超過50%。

但現在金磚電池已經直接把這個資料乾到了837%,這在世界上是第一。 參考目前量產的各種動力電池的體積利用率,4680電池為63%,普通磷酸鐵鋰電池為66%,三元鋰電池為72%。

為了實現這一目標,金磚國家電池還進行了多項技術改造:例如,在金磚國家電池底部採用一體化液冷托盤,取代傳統的水管結構,減少結構件對電芯空間的擠壓;二是利用電芯、上蓋、底板的“緊湊夾層結構”,釋放電芯倉庫的縱向空間三是在電芯之間採用航空級超薄熱障材料,全面提公升體積利用率。

此外,與傳統設計相比,金磚國家電池取樣線總長度也縮短了157公尺,核心部件數量減少了35%,電池質量的能量密度也提高了10%以上。

當然,在這裡我認為大家最關心的乙個資料就是在如此高的體積利用率下,電池系統的能量密度達到了多少。 雖然沒有正式公布,但據工程師介紹,電芯的能量密度超過了250wh kg,而且在工廠裡也看到了成品電池組的銘牌引數(不允許拍照):客艙容量 756kw·h,質量589kg,額定電壓610V。計算整個封裝的能量密度128瓦時千克

參考比亞迪目前使用的第一代刀片電池的能量密度,第二代刀片電池的能量密度可以達到180Wh kg,寧德時代的麒麟電池(三元鋰電池)的能量密度為255Wh kg。 可以看出,雖然極氪金磚電池的體積利用率非常高,但在系統的能量密度上仍有很大的提公升空間。

安全加上三項極限測試

對於電池來說,沒有最安全的,只有更安全,無論標準怎麼提高,都不能誇大其詞。 為了追求更高的電池安全標準,極氪首先將金磚國家電池組極芯電池組的6大安全措施公升級為8項,實現電池包全球安全的實時保護。

此外,為了驗證電池的安全性,極氪還設計了三個極端安全測試物件。

首先是“超壓針灸試驗”,這是對傳統“針灸試驗”的公升級,充滿電狀態下的金磚電芯將率先達到國標15倍的擠壓力施加壓力,使電芯的擠壓變形達到30%以上;靜置1小時後,用5mm鋼針從彎曲程度最大的點刺穿,使電芯直接短路。 整個過程可以實現電芯不**、非**。

二是“外燃試驗”,在國家機動車產品質量檢驗檢測中心電池組起火實驗室,實驗人員通過油底殼直燃對金磚電池進行測試,接觸電池組火焰溫度在700以上,連續起火時間長達240秒, 超過了國標130秒的測試時間,電池組仍未**、非**。

三是“6個極端工況測試”,即同乙個金磚電池會連續經受浸泡、著火、凍結、拖拽、滾動、高處墜落等6個極限測試,但即便如此,金磚電池依舊沒有,沒有。

要知道,磷酸鐵鋰電池與三元鋰電池相比具有安全優勢,磷酸鐵鋰葉片在結構上比普通磷酸鐵鋰更有利於安全防護。 在此基礎上,極氪增加了更高的測試標準,我認為這足以打消大家對金磚國家電池安全性的擔憂。

編者按:就現有技術體系而言,極氪磚電池顯然已經處於領先行列,快速充電和降低成本是其最大的優勢,雖然還存在一些不足,但通過1到2年的市場應用和技術迭代,應該能夠快速提公升。 無論如何,對於極氪來說,這都是乙個好的開始,畢竟它已經掌握了一項核心技術。 據悉,這款電池將首先安裝在極氪007標準續航版的車型上,新車即將開始試駕,電池的實際續航效能很快就會有結果。

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