中國企業掌握核心科技
時間來到2023年,超級快充、超長續航已經成為新能源汽車的標配,“充電10分鐘,續航400公里”,是理想汽車在本屆上海車展上秀出的最新純電能力;“我們基本續航都能達到500公里以上”“充電5分鐘,續航200公里”“最長可達到1032公里”……蔚來、小鵬、極氪展現續航能力的話術,讓人聯想到當年的手機廠商混戰的場景。
作為國內乃至全球市占率最高的動力電池企業,電力續航極限背后的最重要推手,寧德時代(300750)的一舉一動都掀起不小的波瀾。4月19日,續航1000公里的麒麟電池熱度還未退卻,寧德時代又發布了最新的凝聚態電池,狠狠地在車展上秀了一把肌肉。
穩坐國內動力電池界“第二把交椅”的比亞迪(002594)同樣不甘示弱,接連發布三款新能源汽車。其中,搭載e平臺3.0最新技術的海鷗,更是比亞迪刀片電池+CTB底盤一體化技術的成熟結合。
在行業的不斷迭代升級之下,純電車型里程焦慮的窗戶紙即將被徹底捅破。
技術已經不成問題
“超長續航已經不是技術問題,而是看有沒有市場需求。”寧德時代車展現場工作人員告訴《IT時報 》記者,現在行業量產動力電池中續航最長的就是1000公里的麒麟電池,1200公里也成功排布過。理論上來說,超過1000公里的更長續航在未來已經不難實現。
放眼整個純電新能源汽車市場,達到1000公里續航的車型少之又少,目前麒麟電池僅搭載在2023款極氪001、009和理想尚未發布的純電車型上。從官方數據來看,2023款極氪001是目前的續航之王。
極氪工作人員介紹,在WE100kWh版本的基礎上選裝140kWh的麒麟電池后,CLTC綜合工況續航里程可以從原本的741公里提升至1032公里。當然車輛售價也需要上漲約10萬元。
“1032公里看似續航突破了1000公里的門檻,但實際駕駛會打8折。”購買2022款極氪001不到1年的車主高榮(化名)告訴記者,自己購買車型的最高續航是732公里,但實際駕駛夏天最長600多公里,冬天則約520多公里,根據路況、駕駛習慣的差異,還會造成不同程度的里程縮減。
即便如此,相比其他電池品牌,寧德的麒麟電池無論是續航里程,還是快充補能都顯示出較強的優勢。以小鵬在上海車展亮相的新車G6為例,小鵬工作人員告訴記者,G6采用國內首個量產的全域800V高壓SiC碳化硅平臺,配備3C電芯,最高續航達到755公里,僅需10分鐘充電,就能實現續航300公里的高效補能。與之相近,同樣搭載麒麟電池的理想汽車則表示可以實現“充電10分鐘,續航400公里”,這可算是本次車展發布的超充之最了。
在寧德時代展區,麒麟電池的內部結構被展示出來,許多排“刀片”一樣的隔熱板懸掛在空中,下方的電芯則像是由一塊塊積木拼接而成,“刀片”插入“積木”的縫隙中,再蓋上箱體,一整塊電池組裝完成。這就是寧德時代全球首創的電芯大面冷卻技術。
寧德時代技術人員解釋,“刀片”并非傳統意義上的隔熱板,而是將橫縱梁、水冷板與隔熱墊合三為一,制成多功能彈性夾層,不僅可以配合電芯“呼吸”靈活伸縮,換熱面積也因此擴大4倍,“冬天升溫,夏天散熱,控溫時間將縮短一半”。同時,麒麟電池不僅實現了5分鐘內快速熱啟動,還能實現10分鐘快充至80%的驚人能力。
電芯方面,采用三元鋰電池與磷酸鐵鋰電池的混合排布,多功能夾層提高了冷卻效率,體積利用率也突破72%。其中,三元電芯系統能量密度可以達到255Wh/kg,磷酸鐵鋰電芯系統能量密度達到160Wh/kg。這就意味著,即使裝備150kWh的電池包,重量也不到600公斤。
對標2023款極氪001的140kWh電池,寧德時代在電池容量方面上仍有冗余的提升空間。
比亞迪大打“安全牌”
提起新能源汽車電池,寧德時代與比亞迪無論是在國內還是全球,都是數一數二的存在。國內市場來看,中國汽車動力電池產業創新聯盟數據顯示,2022年,寧德時代的國內新能源電池市場占有率為48.2%,排名第一;比亞迪市場占有率為23.45%,排名第二。全球市場方面,2022年寧德時代以37%的市占率穩居全球首位,全年裝車量191.6 GWh,相較上一年上漲超九成。比亞迪則以13.6%的市占率和70.4 GWh的裝車量,追平韓國鋰電龍頭LG新能源,并列全球第二,同比上升接近5個百分點。
比亞迪現場工作人員告訴《》記者,比亞迪刀片電池使用的是磷酸鐵鋰電池,相較于三元鋰電池,成本更低,安全性更高。這也是比亞迪純電新車海鷗售價僅在10萬元以內的原因。相比增加10萬元才能選裝140kWh麒麟電池的2023款極氪001,價格上對消費者而言更加友好。
不過磷酸鐵鋰電池本身存在能量密度低的短板,在比亞迪的不斷技術創新下才提升至140Wh/kg,這相比麒麟電池仍遜色不少,續航上難以挑戰對手。若是想要提高續航,就需要提高電池的能量密度,同時也意味著需要搭載更多更大更重的電芯。
為此,比亞迪首創了CTB底盤一體化技術,將電池與汽車底盤結合在一起,通過取消模組、電池箱體上殼等留出更多空間以增加更多電芯。記者還注意到,在海鷗發布會上,比亞迪介紹海洋系列搭載的都是e平臺3.0最新技術,這就意味著,CTB技術也被運用于新車海鷗上。
由于海鷗目前仍未上市,具體參數并未公布,以同為海洋系列的海豹車型為例,在刀片電池與CTB技術兩者的共同作用下,海豹電池能量密度提升10%,利用率提升66%,實現700公里續航的不錯表現。
“刀片電池有很高的安全性,我們還經過針刺測試,電池安全性非常可靠。”比亞迪技術人員強調,CTB技術下的刀片電池,通過電芯、托盤、上蓋,形成類似蜂窩鋁板狀的“三明治”結構,還具有更高的強度。數據顯示,搭載CTB技術的e平臺3.0車型,正碰車內結構安全提升50%,側柱碰車內結構安全提升45%。
比亞迪刀片電池贏在成本與安全性上。
野心不止于汽車
“滿足客戶需求,是寧德市時代技術創新的核心驅動力。”4月19日,寧德時代首席科學家吳凱在上海車展表示,在電化學中,“高比能”與“高安全”往往是魚和熊掌不可兼得,這也是一直制約電池技術突破天花板的核心問題。凝聚態電池就實現了“高比能”與“高安全”之間的精妙平衡,同時也是開啟寧德時代下一輪創新的里程碑。
吳凱介紹,寧德時代凝聚態電池相比于其他類型的鋰電池,能量密度更高,可達到驚人的500Wh/kg,幾乎相當于目前主流車型的三倍以上。其采用了高動力仿生凝聚態電解質、超高比能正極、新型負極、隔離膜以及全新生產工藝等一系列創新技術。構建微米級別自適應網狀結構,調節鏈間相互作用力,在增強微觀結構穩定性的同時,提高電池動力學性能,提升鋰離子運輸效率。
吳凱還透露,寧德時代除了會推出凝聚態電池的車規級應用版本外,目前還正在進行民用電動載人飛機項目的合作開發,執行航空級的標準與測試。
值得注意的是,2021年,寧德時代還曾發布能量密度達160Wh/kg的第一代鈉離子電池,計劃在奇瑞新車型上首發。“鈉離子的優勢在于其低溫性能好,適應的溫度區間更大,相比鋰離子化學反應也更穩定。”寧德時代技術人員表示,鈉離子電池的誕生是為了根據不同車型制造出更多的解決方案,而且鈉的原材料成本也更低,尤其是在“AB”電池技術的組合中,通過調整不同材料電芯比例,更好的發揮優勢,實現取長補短、降本增效。