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动力电池有望实现千里续航

文章来源:PNAS普纳斯能源官网 人气:160 发表时间:2024-05-08 14:12:48
近日,宁德时代在北京车展上正式发布了神行Plus电池。该电池基于磷酸铁锂正极材料,不仅续航里程突破了1000km, 而且还具备4C的快充能力,充电10分钟续航增加600km。 更加不可思议的是,神行plus电池的系统能量...
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近日,宁德时代在北京车展上正式发布了神行Plus电池。该电池基于磷酸铁锂正极材料,不仅续航里程突破了1000km, 而且还具备4C的快充能力,充电10分钟续航增加600km。


更加不可思议的是,神行plus电池的系统能量密度达到了205Wh/kg, 比目前主流磷酸铁锂电池系统的150~160Wh/kg提高了30%,比以高比能著称的大部分三元电池系统能量密度(190Wh/kg)还要高。


发布会上,宁德时代首席科学家吴凯提到创新要有前瞻性,要有速度,而且要能落地。那么,这款能量密度205Wh/kg的千里续航磷酸铁锂电池是怎么实现的?其中应用了哪些创新的技术?


在宁德时代的产品序列中,麒麟电池已经成为三元材料的代表(虽然最早发布时麒麟是兼容铁锂的),而神行电池已经演变为磷酸铁锂材料的代表,不过神行电池也有好多个版本,比如最早发布的神行超充电池(4C快充)就分为长寿命版和低温版,其中“长寿命版”可支持8年或80万公里超长电芯质保,而“低温版”在-10°C环境下依然能实现30分钟充至80%。


此外,小米SU7 Pro版本搭载的是神行全能电池,系统能量密度接近160Wh/kg,  总能量也高达94.3kWh(支持纯电续航830km), 但受限于400V的电压平台以及超过220Ah的电芯容量,其平均充电倍率仅为1.68C左右。


而本次发布的神行Plus电池,在神行全能电池的基础上,一口气将续航提升到1000km, 同时平均充电倍率也维持在神行超充电池的3.6C(参考神行快充一定要麒麟电池吗),可谓是超充+超能兼得,是高端磷酸铁锂中的性能王者。


为了实现千里续航,单纯增加电池能量是不够的,因为如果系统能量密度太低的话,所增加电池容量大部分都用来运输电池本身了!根据知乎博主的计算, Tesla Model S 75kWh按照 160Wh/kg的系统能量密度,哪怕是能量翻倍到150kWh续航也就700km,远不到469km的两倍,可见电池能量翻倍并不能带来续航翻倍。


那么系统能量密度至少要达到什么水平才能实现千里续航呢?从此前量产的千里续航车型来看,无论是广汽AION LX Plus的千里马版本,还是极氪001的麒麟电池版本,其系统能量密度都接近205Wh/kg(参考既能千里续航又能超级快充的电池终于实现了),这样来看205Wh/kg好像是绕不开的数值。


不过在2023年5月,国轩高科发布的启晨L600磷酸锰铁锂电池,单体质量能量密度240Wh/kg,系统能量密度达到了190Wh/kg,官方宣称可实现续航1000km(参考LMFP即将拳打LFP脚踢NCM)。


此外,在2023年财报投资人沟通会上,王传福提到比亚迪最早将在2024年8月发布第二代刀片电池,能量密度将达到190Wh/kg,纯电车型的续航将突破1000km。


综合这两条信息,再加上目前的CLTC测试工况有利于长续航的实现,系统能量密度190Wh/kg应该就能实现千里续航。


对于磷酸铁锂电池而言,其质量成组效率有望超过85%甚至达到90%的超高水平。根据年初人民日报 “动力电池技术新能量足” 这篇报道,长安汽车采用CTC技术,成组效率可达86%,并将于2024年量产(可能是时代长安供货)。假如按照最高90%的成组效率,那么磷酸铁锂单体能量密度要超过211Wh/kg才能实现系统190Wh/kg。


而这样的铁锂电芯早在2022年国轩高科就实现了,电芯尺寸为354*102*11.8mm(软包), 0.33C容量55Ah, 电压平台3.2V, 重量830g, 能量密度212Wh/kg。


WNEVC世界新能源汽车大会的创新技术(参考知乎答主),其采用预锂化技术,正极材料克容量发挥150mAh/g, 通过颗粒掺混提高压实密度,平衡性能(不过当时的压实密度也就2.4g/cc)。负极也是采用了掺硅的设计来进一步提升能量密度。由此可见用铁锂实现千里续航还是有希望的。


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