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神行快充一定要麒麟电池吗

2023-08-16 23:33

宁德时代在8月16日下午举办的发布会上正式发布了神行超充电池,是全球首款磷酸铁锂4C超充电池。可以实现充电10min,续航400km。根据长安汽车朱华荣的推介,这款电池10min可以从20~80% SOC,可见车型的综合续航里程在700km左右。参考比亚迪汉以及腾势N7的电耗~13kWh/100km(刀片电池打破LFP乘用车带电量天花板),预计电池包总能量接近90kWh,价格不会特别低,而且只有中大型车辆才能有足够空间来装下90kWh的磷酸铁锂电池,这些车价格也都在20万以上。考虑到长安以及华为都来站台了,说不定阿维塔可以首发这款神行超充电池,毕竟是宁德时代亲儿子。而且目前其电池是116kWh的三元也能够装下90kWh的铁锂。不过这款电池23年底就量产,24年一季度交付,可能会背刺理想纯电MEGA。同时在电池系统高效的热管理能力下,低温-10℃也能够实现充电30分钟到80% SOC。综上,神行超充电池就是麒麟电池的LFP版本,在快充LFP电芯的基础上匹配麒麟电池高效热管理能力进一步提升整包快充性能。除了麒麟电池之外,小鹏已经发布的G6以及上汽即将发布的LS6都具备很强的快充能力,但都不是麒麟电池架构,那么快充是不是一定要麒麟电池的加持?其他公司的LFP电池能否快充?本文带您一探究竟。

 

一、电池快充的影响因素

之前的文章中已经提到过(参见4C+快充能成为主流吗),快充需要在充电桩侧以及电池侧共同发力。前者的进步很快,在600A持续充电电流下,今年上半年华为基于1000V系统已经发布了600kW快充桩,广汽,小鹏,理想也相继发布并布局了480kW充电桩,桩端已经不是快充的瓶颈。电池侧主要包括了电芯以及系统的热管理能力。

首先来看电芯本身的快充能力:主要是两个方面,一是要避免快充时析锂导致的安全以及寿命衰减。这方面核心是选择适合快充的负极体系,比如各向同性石墨。同时仿真模拟显示析锂主要发生在负极片和隔膜的界面处,需要保证隔膜孔隙的均一性(一般都采用湿法隔膜,其孔隙更加均匀),其次还要在极片设计上采用浓度以及孔隙梯度设计,靠近集流体处导电剂多,孔隙小,靠近隔膜处正好相反,导电剂少,孔隙率高(宁德时代发布会提到的多梯度分层极片,这个清华大学李哲老师也研究过)。由于涂布之后由辊压工序,一般会把靠近隔膜处的极片的孔隙变小,所以通常采用多层涂布的方式,目前国内的研究机构和企业已经解决了这个问题。

 

其次是电芯电阻不能太大。主要两个影响,首先是产热比较大 (Q=I2R),容易达到电芯的安全运行温度。此外内阻大容易达到电芯的上限电压(V=I*R),造成充电终止,尤其是在LFP体系中尤为严重(上限电压3.65V只比平台电压3.3V高了0.35V左右)。对于由多颗电芯组成的电池系统,由于容量,内阻的差异,也更容易造成单个电芯达到上限电压导致的充电提前截至(参考宁德时代即将发布6C快充技术?)。

而在电池系统的散热能力方面,主要考虑的是跟电芯接触的散热面积。这在之前的文章(4680电池的充电速率一定更快吗?)也提到过,电池包快充时功率和电流较高,导致发热量很大,充电速率很大程度上取决于能否高效散热。而对于热量传递以及热量对流的过程,其散热量都跟换热面积强相关,Q=K*A*ΔT, 其中K为导热系数或者换热系数,A为导热面积或者换热面积。几种主流的电池来比较的话,4680电池单位容量的接触面积跟21700是减小了的, 虽然电芯采用无极耳设计,内阻大大降低,但是散热面积的大幅下降,导致其快充能力目前还不如21700, 加上顶部冷却的话可能勉强可以。类似的,在800V系统加持下,麒麟电池大面散热的能力十分强悍,其散热面积比21700的1.6倍,是底面和侧面散热的其他方案的接近2.4倍。可有效带走快充产生的热量。所以理论上在电芯能力相似的情况下,麒麟电池的快充确实强悍。

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