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快充是2022動(dòng)力電池主旋律?

作者:中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)新聞中心 來(lái)源:高工鋰電 發(fā)布時(shí)間:2022-03-09 瀏覽:

中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊:事件

近日,以色列電池生產(chǎn)商StoreDot近日對(duì)外展示了其技術(shù)路線圖"100inX"。該公司計(jì)劃在未來(lái)10年內(nèi),開(kāi)發(fā)出充電兩分鐘續(xù)航100英里(160公里)的電池。預(yù)計(jì)到2024年,StoreDot目前正在開(kāi)發(fā)中的(未來(lái)或與EVE合作批量生產(chǎn)的)電池,可以實(shí)現(xiàn)充電五分鐘續(xù)航100英里(160公里)。

這款電池?fù)?jù)說(shuō)采用硅負(fù)極(silicon-dominant anode XFC lithium-ion cells),能量密度約為300Wh/kg。然而StoreDot沒(méi)有提供有關(guān)該技術(shù)的其他技術(shù)細(xì)節(jié),只是籠統(tǒng)的稱之為“100inX”。

圖片來(lái)源:StoreDot

短評(píng)

2021年各大實(shí)力汽車廠商相繼發(fā)布了800V高壓平臺(tái)的戰(zhàn)略規(guī)劃,除了小鵬·G9外,廣汽·埃安、比亞迪·e平臺(tái)、吉利·極氪、理想汽車、北汽·極狐等車企都布局了800V快充技術(shù),并有望在2022年陸續(xù)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),2022年市面上擁有800V高壓快充技術(shù)的車型不少于10款。

但超級(jí)快充是否真的那么容易做?

現(xiàn)今主流電動(dòng)汽車以400V為主,充電功率最大可達(dá)100kW,30%-80%的充電時(shí)間需要30分鐘,已經(jīng)達(dá)到目前材料及工藝的極限。而電動(dòng)汽車的補(bǔ)能和續(xù)航問(wèn)題仍然困擾著行業(yè)。電動(dòng)汽車充電慢、續(xù)航短的問(wèn)題,在2022年會(huì)得到解決么?

800V或許是一個(gè)解決方案。在800V高壓條件下,充電功率可達(dá)300 kW -500kW,5分鐘-10分鐘就可完成30%-80%的充電。且不論快充(800V)是否會(huì)成為標(biāo)配,快充技術(shù)至少帶來(lái)以下的變化:

負(fù)極:壓實(shí)必須要做到1.6以下。石墨是最常用的負(fù)極材料,但其層間距較小(0.354nm),在快速充電模式下由于界面反應(yīng)阻抗的新增,使得石墨負(fù)極相比慢充(0.xC)下更容易達(dá)到析鋰電位,鋰離子不能正常脫出嵌入,因此材料都需要摻雜或包覆,如摻硅。

正極:可以用NCM111;不需要高鎳,正極的成本或低些;需要成本更低可以使用LFP。

面密度:16

電解液:高介電常數(shù)的EC、FEC和VC需要重新配比。

隔膜:使用改性材料、多孔復(fù)合碳材料、高孔隙率高透氣性隔膜。

內(nèi)阻:主要是降低負(fù)極內(nèi)阻

封裝外殼:圓柱或軟包(各向同性)較容易滿足快充要求。

充電樁:大功率直流快充充電樁。

熱管理:直冷比較合適。如果出于成本考慮,繼續(xù)使用液冷也行,但增加了鋁板和乙二醇的用量,至少增加了1倍。

材料從快和強(qiáng)來(lái)看,要做快,就要sacrifice續(xù)航,電池可能就不是那么“強(qiáng)悍”;快充電芯,如果采用顆粒更小的材料,增大活性面積降低電流密度,同時(shí)減少Li+的擴(kuò)散距離,確實(shí)可以實(shí)現(xiàn)4C/6C/8C的性能要求。

但是顆粒過(guò)小,會(huì)帶來(lái)振實(shí)密度降低和首次效率下降的問(wèn)題。另外,在現(xiàn)有液鋰體系情況下,過(guò)快的充電速度會(huì)導(dǎo)致負(fù)極極化顯著增加,導(dǎo)致負(fù)極電勢(shì)降低,引起金屬Li在負(fù)極表面析出,會(huì)影響鋰離子動(dòng)力電池的循環(huán)性能,嚴(yán)重的情況下還會(huì)引起鋰鋰離子動(dòng)力電池內(nèi)短路的發(fā)生。

而一般快充的定義為在短時(shí)間內(nèi)可以給動(dòng)力電池充入大量電能,而對(duì)具體充/放電時(shí)間和電池荷電狀態(tài)沒(méi)有統(tǒng)一的規(guī)定。因此,快充甚至是超級(jí)快充,還有許多的技術(shù)問(wèn)題需要解決。

事實(shí)上,市場(chǎng)需求都是寬于技術(shù)進(jìn)步,而未來(lái)的技術(shù)都是現(xiàn)在市場(chǎng)需求的宣泄。2021年電動(dòng)汽車的銷量暴漲和持續(xù)的對(duì)電動(dòng)車補(bǔ)電需求,使得快充或許能夠成為選項(xiàng)。

但綜合來(lái)看,要實(shí)現(xiàn)快充必須要在電芯層面能夠扛得住,必須要在壓實(shí)、面密度、內(nèi)阻等方面做好平衡;還需要在系統(tǒng)層面(含熱管理)要盡量的多串,使用大電壓模式;另外,就是標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一,包括快充充電樁(協(xié)議互認(rèn))等方面的統(tǒng)一。

但需要指出的是,電壓平臺(tái)的escalating,意味著整車的E/E架構(gòu)都要基于高壓平臺(tái)重新設(shè)計(jì)(包括DC/DC等),而持續(xù)的高壓充電會(huì)影響鋰離子動(dòng)力電池內(nèi)部穩(wěn)定性,則對(duì)熱管理系統(tǒng)提出了更高的要求??斐渖踔潦浅?jí)快充,對(duì)于行業(yè)的影響是全方位的,而且在技術(shù)上仍然有相當(dāng)?shù)碾y度。

而有意思的是,當(dāng)下對(duì)快充的過(guò)度包裝(過(guò)度設(shè)計(jì)),吹過(guò)的牛逼不少,似乎已經(jīng)到了亟需兌現(xiàn)的時(shí)候,不然誰(shuí)來(lái)買單?

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