性能、應(yīng)用與商業(yè)不可能三角的最好破除之道,永遠(yuǎn)是技術(shù)創(chuàng)新。
世界向可持續(xù)能源化轉(zhuǎn)進(jìn)是場(chǎng)不可逆的大勢(shì)所趨,2025年3月新能源乘用車零售滲透率51.1%,再度反超燃油車。而這場(chǎng)變革中,寧德時(shí)代的存在不可忽視。
上海車展前夕,寧德時(shí)代召開超級(jí)科技日。暖場(chǎng)視頻中,搭載寧德時(shí)代動(dòng)力電池的產(chǎn)品報(bào)菜名般快閃而過(guò),幾乎涵蓋了所有國(guó)內(nèi)外車企,寧德時(shí)代展現(xiàn)出在動(dòng)力電池領(lǐng)域無(wú)可撼動(dòng)的地位。
但商業(yè)合作中,依賴愈深,警惕之心也愈重??v觀百年多汽車史,很少有向強(qiáng)勢(shì)如寧德時(shí)代這般的供應(yīng)商。緊緊相擁下,主機(jī)廠也不忘尋找、培養(yǎng)替代的電池供應(yīng)。
維持全球動(dòng)力電池龍頭地位,寧德時(shí)代的正途,唯有技術(shù)創(chuàng)新,持續(xù)為電動(dòng)汽車推廣解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題,諸如北方冬季低溫、長(zhǎng)途出行、成本平衡等需求。超級(jí)科技日,寧德時(shí)代便掏出了鈉新電池、第二代神行超充電池和驍遙雙核電池三款重磅新品。
寧德時(shí)代推出鈉新電池的初衷很清晰,鈉在地殼上的儲(chǔ)量豐富,對(duì)比地殼中占比約為0.0065%的鋰,鈉的含量達(dá)到2.4%。鈉資源也不存在鋰資源分布不均的問(wèn)題,世界已探明儲(chǔ)量中,約70%在南美洲,我國(guó)的鋰資源就嚴(yán)重依賴進(jìn)口。
鈉離子電池與鋰離子電池相似的工作原理,也使鈉離子電池兼容鋰離子電池的產(chǎn)線成為可能,生產(chǎn)切換成本較低,讓鈉電池會(huì)具備可期的成本優(yōu)勢(shì)。
另外,通過(guò)極片直熔再生、無(wú)毒材料使用,鈉電池還將具備更高效率的回收路徑,生產(chǎn)每度鈉電池的碳排放,預(yù)計(jì)最高可比鋰電可降低60%,顯著降低全生命周期碳排放。
但鈉電池需要破除一些邊界限制,鈉離子0.102nm的半徑相較0.076nm的鋰離子是偏大的,不利于石墨負(fù)極內(nèi)的離子嵌入脫離,鈉電池的能量密度、循環(huán)次數(shù)和充放電效率便存在劣勢(shì)。
通過(guò)優(yōu)化成分,高浸潤(rùn)電解液可以更高效地滲透到電芯的各個(gè)部分,使鈉離子更容易從溶劑中脫出,從而加快充電速度。電解液中加入的特殊鹽和無(wú)機(jī)物,也會(huì)形成穩(wěn)定的保護(hù)層,減少快充時(shí)不必要的能量損耗。鈉新電池實(shí)現(xiàn)了峰值5C充電能力,30-80%SOC補(bǔ)能僅需10分鐘。
同時(shí)納新電池電芯的能量密度已經(jīng)達(dá)到175Wh/kg,可以實(shí)現(xiàn)超500km的純電續(xù)航。通過(guò)采用更穩(wěn)定的正極材料,納新電池也緩解了負(fù)極膨脹問(wèn)題,循環(huán)壽命可超過(guò)10000次,足以匹配車輛的生命周期。
第二代神行超充電池則把動(dòng)力電池的性能參數(shù)推向新高,在2023年,通過(guò)第一代神行電池,把磷酸鐵鋰電池抬入4C快充陣營(yíng)后。
時(shí)隔兩年,第二代神行超充便把峰值充電倍率由10C進(jìn)一步抬高至12C,峰值充電功率突破1.3兆瓦,充電5分鐘,續(xù)航520公里。即使在-10℃的低溫環(huán)境下,第二代神行超充電池充電5%-80%,也僅需15分鐘。
破除鋰離子嵌入負(fù)極的物理枷鎖仍是破局關(guān)鍵,采用全新一代超晶石墨后,負(fù)極表面的亞微米級(jí)傳導(dǎo)顆??梢员辉O(shè)計(jì)得更為精細(xì),鋰離子的嵌入速度大大提升。
正極的碳包覆納米超導(dǎo)技術(shù)和均衡電子流技術(shù),也在降低電芯內(nèi)阻和增大電子傳輸面積,降低能耗損失,提高傳輸效率。更高效的SEI膜提升鋰離子穿梭速度的同時(shí),也在充放電循環(huán)中,進(jìn)行石墨的微裂紋自修復(fù),提升電池的使命壽命,破除電池快充與壽命間的取舍難題。
同樣被兼顧的還有續(xù)航能力,獲得峰值12C超充體驗(yàn)的同時(shí),第二代神行超充電池電芯能量密度達(dá)到415~425Wh/L,再輔之CTP 3.0(第三代無(wú)模組技術(shù))技術(shù)提供的高成包密度,可使車輛擁有800km的超長(zhǎng)純電續(xù)航。
自生成負(fù)極技術(shù)是更具前瞻性的創(chuàng)新應(yīng)用,傳統(tǒng)的石墨負(fù)極材料將被徹底拋棄,元素會(huì)以金屬的形式沉積在集流體上,活潑組分滲透率降低了93%,活性離子的副反應(yīng)消耗降低了85%,電池的存儲(chǔ)性能提升了300%,電池體積能量密度提升60%,重量能量密度提升50%。
例如,搭配自生成負(fù)極電池技術(shù),搭配自生成負(fù)極電池技術(shù),鈉離子體系電池能量密度可達(dá)350Wh/L,磷酸鹽體系電池能量密度可達(dá)680~780Wh/L,三元體系電池能量密度甚至可達(dá)1000Wh/L以上。
而在安全和續(xù)航層面,通過(guò)采用高熱穩(wěn)定新型有機(jī)溶劑體系的電解液,電芯熱穩(wěn)定性提升80%。納米級(jí)的界面層組分與結(jié)構(gòu),使離子傳導(dǎo)速度提升100倍,活性離子消耗速率則降低90%,大幅延長(zhǎng)電池的循環(huán)壽命。
更具顛覆意義的創(chuàng)新,則是驍遙雙核電池。
動(dòng)力電池的考量因素諸多,難有能量密度、充放電效率、循環(huán)次數(shù)、化學(xué)穩(wěn)定性、材料成本、商業(yè)化潛力均拉滿的六邊形戰(zhàn)士,那么可以取兩種化學(xué)體系電池所長(zhǎng),拼出一塊全能電池么?
寧德時(shí)代驍遙雙核電池就在提供這樣的可能,驍遙雙核電池?fù)碛袃蓚€(gè)“獨(dú)立能量區(qū)”,每個(gè)能量區(qū)的高壓系統(tǒng)能夠自由組合,可以串聯(lián)、并聯(lián)或獨(dú)立輸出。
在BMS系統(tǒng)的識(shí)別和判定下,即使一個(gè)能量區(qū)的高壓系統(tǒng)遇到緊急情況,系統(tǒng)可通過(guò)物理-電氣雙重隔離,切斷故障單元,并利用拓?fù)渲亟M技術(shù)重構(gòu)高壓回路,毫秒內(nèi)完成健康能量區(qū)的高壓系統(tǒng)無(wú)感接管。
在雙核架構(gòu)下,寧德時(shí)代推出“電電增程”理念,把動(dòng)力電池區(qū)分為主能量區(qū)和增程能量區(qū),可以理解為主、副能量區(qū),在鈉離子、磷酸鐵鋰、M3P、三元鋰、凝聚態(tài)、硅碳體系、自生成負(fù)極技術(shù)電池中任意排列組合,以滿足不同需求。
例如驍遙“鐵-鐵”雙核電池,以鈉新電池和磷酸鐵鋰自生成負(fù)極電池組成搭檔,鈉新電池提供優(yōu)秀的低溫性能,在-40℃環(huán)境下能量保持率依舊大于90%,磷酸鐵鋰自生成負(fù)極電池則保證續(xù)航能力。
磷酸鐵鋰自生成負(fù)極電池的搭檔換為第二代神行超充電池,組成的驍遙“鐵-鐵”雙核電池,則可補(bǔ)充快充能力,即可低成本高效通勤,又可在長(zhǎng)途出行中快速補(bǔ)能。
看重動(dòng)力性能與駕駛體驗(yàn),則可以選擇三元體系電池+磷酸鐵鋰自生成負(fù)極電池組成的驍遙“三元鐵/雙三元”雙核電池。磷酸鐵鋰自生成負(fù)極電池兼顧續(xù)航與成本,主能量區(qū)的三元電池則可提供提供超過(guò)1兆瓦的強(qiáng)勁動(dòng)力,電量?jī)H剩20%,輸出功率仍能達(dá)到600kW功率。
更極致些,三元電池+三元自生成負(fù)極電池組成驍遙“雙三元”元雙核電池,搭載在軸距3米的轎車上,電池最大容量可突破180kWh,純電續(xù)航里程可以突破1500km。
寧德時(shí)代董事長(zhǎng)曾毓群還披露,雙核電也有望幫助固態(tài)電池“揚(yáng)長(zhǎng)避短”,實(shí)現(xiàn)真正的應(yīng)用落地。
自生成負(fù)極、雙核電池是比較前瞻性的技術(shù),看上去更像是寧德時(shí)代面對(duì)主機(jī)廠和投資的界肌肉展示,但實(shí)際上,同為“世界向可持續(xù)能源化轉(zhuǎn)進(jìn)”的重要推動(dòng)者,寧德時(shí)代與特斯拉等車企的區(qū)別之一,便是技術(shù)落地的執(zhí)行能力。
初次披露鈉電池計(jì)劃時(shí),業(yè)內(nèi)有聲音認(rèn)為寧德時(shí)代推出鈉電池更多意義在于緩和屆時(shí)鋰原材料的高價(jià)位沖擊,鈉電池更具意義的應(yīng)用場(chǎng)景是儲(chǔ)能市場(chǎng),但寧德時(shí)代鈉動(dòng)力電池應(yīng)用在快速推進(jìn),初代鈉電池已經(jīng)量產(chǎn)裝車,二代鈉電池( 鈉新電池)計(jì)劃在2025年12月量產(chǎn)。
而通過(guò)高研發(fā)筑起技術(shù)護(hù)城河,快速落地前沿技術(shù),破除動(dòng)力電池應(yīng)用邊界,也正是寧德時(shí)代維持強(qiáng)勢(shì)地位的立命之本,自生成負(fù)極、雙核電池的技術(shù)落地,有理由被期待。
本文作者為踢車幫 孫小樹
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