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寧德時代「多核出擊」,電池短板有救了?

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最近,眼看著充電功率奔向兆瓦,整個動力電池行業都在上強度。任行業再卷,看完了 4 月 21 日寧德時代發布的三款產品,還是不得不再感嘆一句:電池又「卷」出新維度了。

12C 超充、-40 度可用、續航 1500km,這是三款新產品第二代神行電池、鈉新電池、驍遙雙核電池最明顯的三個參數標簽。單看這三個參數,對這三款產品的水平就有了一個比較直觀的感受了;更關鍵是,寧德時代試圖讓這三個性能出現在同一臺車上,「拼」在一起。

一直以來,面對電池消費者都不得不做選擇題題:不怕冷的鈉電池、能跑長途的三元鋰、充電快的磷酸鐵鋰,選擇其中一個特性就不得不放棄另外兩個優勢,簡直成了電池屆的「不可能三角」。如果真能讓電池們「拼」長補短,那就告別做選擇題了。關鍵是,寧德時代怎么做到拉長長板,同時「拼」長補短呢?

鈉新、閃充、自生負極

電池技術的單點突破

如果說寧德時代的「雙核」模式提出了新的技術組合方式,那「雙核」模式的基礎是每一個「單核」電池都能被挖掘出最大的潛力和價值。

比如,這次寧德時代終于讓鈉離子電池獨當一面的量產了。

一直以來,鈉離子電池由于原材料鈉金屬的產量高、成本低、耐低溫性好的特性,被看作優化電池成本、優化電池低溫表現的選擇,不過由于能量密度低于鋰離子電池,遲遲沒有量產落地。這次寧德時代一次推出了兩款鈉離子電池「鈉新電池」:

鈉新乘用車動力電池,能量密度達 175Wh/kg,比肩磷酸鐵鋰電池,支持峰值 5C 的充電速率和 500 公里續航;

鈉新 24V 重卡啟駐一體蓄電池,使用壽命突破 8 年,全生命周期總成本較傳統鉛酸蓄電池降低 61%,支持-40 度一鍵啟動。

這兩款電池既突破了之前鈉電池的能量密度短板,也彌補了目前低溫環境下電池性能的短板。更關鍵的是這兩款鈉新電池并不是實驗室產物,商用的鈉新 24V 重卡啟駐一體蓄電池將在今年 6 月量產,鈉新乘用車電池將會在今年 12 月量產,首發落地巧克力換電車型。

除了鈉新電池外,寧德時代還在負極上官宣了技術突破——自生負極技術

這種技術是在電池首次充放電或循環過程中,負極材料自發形成穩定的微觀結構,以取代目前傳統的石墨負極。這種自生負極技術既能把負極材料的容量從石墨負極 372 mAh/g 提升到鋰金屬負極到 3860 mAh/g,也能利用動態優化延長電池循環壽命。當然,挑戰在于需要在負極設計精密的納米結構以誘導材料均勻沉積,工藝復雜;同時需要開發新型電解液。因此寧德時代也專門研發了耐高溫電解液以提高電池的熱穩定性。

以寧德時代這套自生成負極技術為例,鈉離子體系的能量密度可達 350Wh/L;磷酸鹽體系的能量密度可達 680~780Wh/L;三元體系的能量密度提升至 1000Wh/L 以上。簡單來說,這種負極的電池體積能量密度提升 60%,質量能量密度提升 50%。

此外,寧德時代對神行電池進行了全面升級。第二代神行電池支持 12C 超充,峰值充電功率達 1.3 兆瓦,可實現 1 秒 2.5 公里的無感補能。在零下 10℃低溫環境下,15 分鐘可從 5%補能至 80%SOC。跟目前行業主流的 4C、5C 相比,充電性能提升了不止一倍。不過,相應對充電基礎設施的要求也更高。

因此,這次發布會上并沒有公布第二代神行電池的量產時間,希望當第二代神行電池上車時,市面上已經能有足夠多支持 12C 超充的充電樁了吧。

當鈉新,兆瓦閃充、自生負極技術單點突破后,下一個問題就是怎么辦這些長「長板」組合到一起,取長補短了。

驍遙雙核,怎么「拼」?

記得 4 年前,寧德時代曾在鈉離子電池發布會上提出過 AB 電池的概念——把兩種化學材料的電池組合到一起,用成本低、低溫表現好的鈉離子電池與能量密度高的鋰離子電池雙拼,用不同電芯材料的特性取長補短。

不過,寧德時代「雙拼」的野心不只停留在鈉+鋰上,這次一口氣拿出了三種「雙拼」組合:

能扛住冰火兩重天的「鈉-鐵」雙核電池:鈉新電池 + 磷酸鐵鋰自生成負極電池,用鈉電池做先鋒抵御嚴寒,磷酸鐵鋰自生成負極當后盾,75 度電穩穩輸出 700 公里,專門針對北方嚴寒;

精打細算的「鐵-鐵」雙核電池:第二代神行超充電池+磷酸鐵鋰自生成負極電池。第二代神行超充電池負責閃電補給,新型磷酸鐵鋰主攻成本控制,每公里省出的 0.2 元電費,夠給每天的通勤配杯續命咖啡;

長途征服者參數圖片)的「三元鐵/雙三元」雙核電池: 三元電池+磷酸鐵鋰自生成負極電池,既能提供 12C 超充、也能提供超 1 兆瓦的強勁動力;由三元電池+三元自生成負極電池的「雙三元」組合,在軸距 3 米的轎車上配電量可突破 180 度,純電續航里程突破 1500 公里,從廣州到北京一口氣不用充電。

當然,為了讓雙核發揮最大價值,不能簡單的把他們堆砌到一起,需要些精心設計的相處法則:先搭建一個彼此獨立的能量底座,讓雙方精密配合。

具體來看,需要一組「高壓雙核」,保證電池包兩個能量區的高壓系統能夠自由組合,遇到緊急情況時既能實時切斷危險,也能保證電池包整體正常工作;同時,低壓雙核也能毫秒級無感切換,安全互補。

另外,在結構上,兩個模塊采用” 堡壘式雙艙結構設計”,一側結構受損不影響整體工作;熱失控和熱管理系統也根據特性分區獨立控制,可以說從電池底層做到了雙保險。在安全上雙保險同時,驍遙雙核電池還采用自生成負極技術取代了傳統石墨負極,提高能量密度。

當然,這種取長補短、分工協作的電池組合不僅能做「雙拼」,未來也能做「多核」——多種材料體系組合,把電池包搭造型六邊形戰士。不過,「雙核」表現如何,還要等到時候見分曉。

最后

在發布會上,曾毓群曾表示:「多核電池的本質,意味著寧德時代將動力電池從參數推動階段,到了需求引領階段。」

的確,隨著動力電池技術的成熟,我們已經逐漸從里程焦慮中解脫,隨著超快充技術的普及,補能焦慮也逐漸沒那么明顯了。當焦慮逐漸被新技術緩解,消費者也會衍生出更高的需求,一種不需要做出妥協的需求。在這種趨勢下,誰能滿足消費者「既要、又要、還要」的需求,消滅電池的短板,誰就能引領下一個時代。

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