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從智己、長城和廣汽埃安,看自主品牌如何在電池時代打贏翻身仗?

2021-07-07由 汽車之家 發表于 汽車

傳統燃油車時代,自主品牌始終受限於發動機核心技術的壁壘,導致消費者更青睞於合資品牌。而到了新能源汽車時代,自主品牌與合資品牌站在了同一條起跑線上,更是在某些三電領域的研發上實現了技術超越。當自主品牌高階化不再是比拼科技概念的時候,各家都希望能在核心技術性能上獲得更高話語權,動力電池技術就是其中之一。

從智己、長城和廣汽埃安,看自主品牌如何在電池時代打贏翻身仗?

作為三電系統之一的動力電池部分,在純電動車領域有著舉足輕重的位置。以磷酸鐵鋰電池(LFP)和三元鋰電池(NCM)為代表的鋰電池產業,長久以來霸佔著動力電池領域的頭把交椅。在寧德時代這個巨頭的感召下,打起自給自足電池業務主意的車企,已不只比亞迪一家。

智己汽車:摻矽補鋰

上汽集團與張江高科、阿里巴巴集團聯合打造的高階純電動車品牌智己汽車釋出後不久,率先在動力電池技術上尋求突破。除了自動駕駛的亮點外,智己汽車最大的亮點是1000km的續航里程,電池單體更是達到了300Wh/kg能量密度。之所以能做到這些,品牌方宣傳的便是電池的摻矽補鋰技術。

從智己、長城和廣汽埃安,看自主品牌如何在電池時代打贏翻身仗?

而摻矽和補鋰又是兩個技術,負極摻矽是為了提升能量密度,補鋰則是為了提升迴圈壽命,它們都有助於提升動力電池效能。

從智己、長城和廣汽埃安,看自主品牌如何在電池時代打贏翻身仗?

目前,新能源汽車普遍採用碳(石墨)為主要材料的負極,其比容量已經接近極限。而在科研人員的努力下,矽材料脫穎而出,被認為是碳負極材料的理想替代產品。在鋰電負極摻入一定比例的矽材料,就能達到能量密度提升與壽命不衰減的某種平衡。

從智己、長城和廣汽埃安,看自主品牌如何在電池時代打贏翻身仗?

但矽材料作為鋰電池負極應用也會存在先天缺陷,即會損失更多的鋰離子,而補鋰正是建立在摻矽的基礎上。透過對負極材料的預鋰化,讓電極材料進行提前補鋰,從而抵消矽材料負極所造成的不可逆鋰損耗,以提高電池的總容量和能量密度。

從智己、長城和廣汽埃安,看自主品牌如何在電池時代打贏翻身仗?

值得一提的是,摻矽補鋰電池除了具備長續航的特點外,20萬公里0衰減的特點更值得我們期待。畢竟,動力電池衰減是普遍存在的現象,而目前行業內也沒有0衰減的先例,至於能否真正做到0衰減,還有待觀望。

總而言之,摻矽和補鋰是基於現有材料技術路線的最佳化,而不是材料的完全替換,因為這個方案本質上是對鋰離子電池打了一個“補丁”。無論是三元鋰還是磷酸鐵鋰,都能借此提高能量密度。雖然這種方案能帶來的效果有限,但在目前能量密度已經接近瓶頸時,摻矽補鋰技術多出的這5%-10%的續航還是具有現實意義的。

從智己、長城和廣汽埃安,看自主品牌如何在電池時代打贏翻身仗?

對於智己汽車來說,這項技術還處在研發最佳化的階段,真正實現1000km的續航里程還需一定的時間。如果其最終搭載到整車上,那麼純電動車給消費者帶來的用車體驗肯定會有質的飛躍。

長城汽車:大禹電池

除了拼續航里程,電池的安全性當然也是各大廠家贏得消費者信賴的必要“武器”。

從目前自主品牌在新能源汽車電池包的研發技術來看,比亞迪的刀片電池是如今行業中的標杆。不過繼刀片電池之後,長城汽車也正式釋出了大禹電池,賣點則是在電池熱失控情況下實現不起火、不爆炸。

從智己、長城和廣汽埃安,看自主品牌如何在電池時代打贏翻身仗?

和比亞迪的磷酸鐵鋰電池不同,大禹電池實際為NCM811三元鋰電池,即正極材料中鎳鈷錳的含量比例為8:1:1,在續航里程大幅提高的同時,電池安全性也在增大。從電池熱穩定性來看,三元鋰電池熱失控溫度低於300℃,對電池管理系統要求非常高,需要防過熱保護裝置和電池管理系統來保護電池安全。

我們都知道,電池包裡包含大量電芯,其中有個別單體發生熱失控是不可避免的,除了做好基礎的隔熱和冷卻工作,還要在限制熱量擴散、避免二次引燃等等問題上多下功夫。

從智己、長城和廣汽埃安,看自主品牌如何在電池時代打贏翻身仗?

長城汽車則是透過將電池熱失控的熱量安全排出,從而有效解決電池安全問題。這項安全技術的基本原理是,在單塊電芯發生熱失控之後,一方面採取有效措施防止相鄰電芯持續發生熱失控,另一方面是在電池包內設計合適的通道,匯出熱失控產生的熱氣流,熱氣流流出車外時溫度低於100℃。

從智己、長城和廣汽埃安,看自主品牌如何在電池時代打贏翻身仗?

從設計思路來看,大禹電池採用了熱源隔斷、雙向換流、熱流分配、定向排爆、高溫絕緣、自動滅火、正壓阻氧以及智慧冷卻等理念,儘量不讓少量電芯的熱失控發展成失火甚至爆炸事故。

其實,大禹電池技術的原理和之前很多廠商的電池思路有某些地方類似,市面上的電池很多都是透過隔絕熱源達到不起火的目的,但不能徹底排除危險,只是延長逃生的時間。

從智己、長城和廣汽埃安,看自主品牌如何在電池時代打贏翻身仗?

除了技術本身,大禹電池還有一個引人注目的亮點:長城將把它作為一項開放性系列技術,向全社會免費開放專利。

目前,對於三元鋰電池熱失控這件事,各大汽車廠家都還沒有找到一個最好的解決方案,尤其是對811這種高鎳電池的熱失控,只能絞盡腦汁、嚴防死守。除了長城汽車,廣汽埃安的彈匣電池,也旨在防範電池爆炸及熱失控等難題。

廣汽埃安:彈匣電池

自打去年比亞迪的刀片電池釋出以來,關於電池針刺試驗的討論就一直在持續,也讓曾經常用在低端純電動車型上的磷酸鐵鋰電池,一時間成為了“安全”的代名詞。

從智己、長城和廣汽埃安,看自主品牌如何在電池時代打贏翻身仗?

雖然磷酸鐵鋰電池本身在安全性和成本上就具有優勢,但能量密度偏低。而三元鋰電池能量密度高,但安全性和穩定性不如磷酸鐵鋰電池。所以,高能量密度的三元鋰電池,其安全問題一直是行業痛點。

衝著“刀片電池”而來的“彈匣電池”,直接把三元鋰電池搬上了針刺試驗檯。

從智己、長城和廣汽埃安,看自主品牌如何在電池時代打贏翻身仗?

應用廣汽埃安彈匣電池安全技術的三元鋰電池整包挺過了針刺試驗,針刺過後,不起火,不爆炸,整個電池包結構完整。並且除了因針刺發生熱失控的電芯之外,其他電芯保持完好,完全沒有發生熱擴散。

從智己、長城和廣汽埃安,看自主品牌如何在電池時代打贏翻身仗?

想讓三元鋰電池包在針刺後不發生熱失控,不起火,需要從多個維度進行防護。廣汽埃安的彈匣電池系統採用了超高耐熱穩定電芯、超強隔熱電池安全艙、急速降溫三維速冷系統和全時管控第五代電池管理系統等安全技術。僅從汽車動力電池的發展而言,三元鋰電池組能透過針刺實驗,的確也算得上有突破性的成果。

從智己、長城和廣汽埃安,看自主品牌如何在電池時代打贏翻身仗?

在電池技術難以突破的現在,各大電池製造商的主要工作就是針對電池包,整合產業鏈技術進行整合創新。實際上還是透過結構最佳化提高電芯通量和體積利用率,透過物理阻隔、冷卻和軟體監控等方式,實現熱監控並阻止熱擴散,廣汽埃安的彈匣電池和比亞迪的刀片電池採用的都是這個路徑。

從智己、長城和廣汽埃安,看自主品牌如何在電池時代打贏翻身仗?

兩種技術流派,分別達到相同的安全標準以及安全結果,如果日常用車過程中均能達到設計指標、試驗指標的話,就都是行業優秀的新解決方案。這一點,比亞迪和廣汽埃安的兩種電池並不存在高低之分。

大師觀察

行業專家曾做出論斷,中國動力電池的產能將在2025年邁入TWh(億千瓦時)時代。這就意味著,中國在未來5年的時間裡,將會面臨一場十倍級別的產能躍升。可以預計的是,接下來的中國汽車市場裡會有更多的動力電池方案被提出。不論是增加續航,還是提升安全,對消費者來說都會是利好。誰掌握了動力電池的核心技術,誰就能在未來的新能源汽車市場號令群雄。

本文來源於汽車之家車家號作者,不代表汽車之家的觀點立場。

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