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近日,寧德時代在北京車展上正式發布了神行Plus電池。該電池基于磷酸鐵鋰正極材料,不僅續航里程突破了1000km, 而且還具備4C的快充能力,充電10分鐘續航增加600km。
更加不可思議的是,神行plus電池的系統能量密度達到了205Wh/kg, 比目前主流磷酸鐵鋰電池系統的150~160Wh/kg提高了30%,比以高比能著稱的大部分三元電池系統能量密度(190Wh/kg)還要高。
發布會上,寧德時代首席科學家吳凱提到創新要有前瞻性,要有速度,而且要能落地。那么,這款能量密度205Wh/kg的千里續航磷酸鐵鋰電池是怎么實現的?其中應用了哪些創新的技術?
在寧德時代的產品序列中,麒麟電池已經成為三元材料的代表(雖然最早發布時麒麟是兼容鐵鋰的),而神行電池已經演變為磷酸鐵鋰材料的代表,不過神行電池也有好多個版本,比如最早發布的神行超充電池(4C快充)就分為長壽命版和低溫版,其中“長壽命版”可支持8年或80萬公里超長電芯質保,而“低溫版”在-10°C環境下依然能實現30分鐘充至80%。
此外,小米SU7 Pro版本搭載的是神行全能電池,系統能量密度接近160Wh/kg, 總能量也高達94.3kWh(支持純電續航830km), 但受限于400V的電壓平臺以及超過220Ah的電芯容量,其平均充電倍率僅為1.68C左右。
而本次發布的神行Plus電池,在神行全能電池的基礎上,一口氣將續航提升到1000km, 同時平均充電倍率也維持在神行超充電池的3.6C(參考神行快充一定要麒麟電池嗎),可謂是超充+超能兼得,是高端磷酸鐵鋰中的性能王者。
為了實現千里續航,單純增加電池能量是不夠的,因為如果系統能量密度太低的話,所增加電池容量大部分都用來運輸電池本身了!根據知乎博主的計算, Tesla Model S 75kWh按照 160Wh/kg的系統能量密度,哪怕是能量翻倍到150kWh續航也就700km,遠不到469km的兩倍,可見電池能量翻倍并不能帶來續航翻倍。
那么系統能量密度至少要達到什么水平才能實現千里續航呢?從此前量產的千里續航車型來看,無論是廣汽AION LX Plus的千里馬版本,還是極氪001的麒麟電池版本,其系統能量密度都接近205Wh/kg(參考既能千里續航又能超級快充的電池終于實現了),這樣來看205Wh/kg好像是繞不開的數值。
不過在2023年5月,國軒高科發布的啟晨L600磷酸錳鐵鋰電池,單體質量能量密度240Wh/kg,系統能量密度達到了190Wh/kg,官方宣稱可實現續航1000km(參考LMFP即將拳打LFP腳踢NCM)。
此外,在2023年財報投資人溝通會上,王傳福提到比亞迪最早將在2024年8月發布第二代刀片電池,能量密度將達到190Wh/kg,純電車型的續航將突破1000km。
綜合這兩條信息,再加上目前的CLTC測試工況有利于長續航的實現,系統能量密度190Wh/kg應該就能實現千里續航。
對于磷酸鐵鋰電池而言,其質量成組效率有望超過85%甚至達到90%的超高水平。根據年初人民日報 “動力電池技術新能量足” 這篇報道,長安汽車采用CTC技術,成組效率可達86%,并將于2024年量產(可能是時代長安供貨)。假如按照最高90%的成組效率,那么磷酸鐵鋰單體能量密度要超過211Wh/kg才能實現系統190Wh/kg。
而這樣的鐵鋰電芯早在2022年國軒高科就實現了,電芯尺寸為354*102*11.8mm(軟包), 0.33C容量55Ah, 電壓平臺3.2V, 重量830g, 能量密度212Wh/kg。
WNEVC世界新能源汽車大會的創新技術(參考知乎答主),其采用預鋰化技術,正極材料克容量發揮150mAh/g, 通過顆粒摻混提高壓實密度,平衡性能(不過當時的壓實密度也就2.4g/cc)。負極也是采用了摻硅的設計來進一步提升能量密度。由此可見用鐵鋰實現千里續航還是有希望的。