这么大的事儿,宁德时代就聊了不到4分钟?

2022年06月29日 13:50 次阅读 稿源:品玩 条评论

去年7月,宁德时代仅通过一场10分钟左右的线上发布会,就公布了其第一代钠离子电池。整场发布会如高三冲刺期的课堂一般,全程无废话,都是知识点。而在今年6月份,宁德时代更是只用了不到4分钟的一个短片,发布了其第三代CTP(Cell To Pack)——麒麟电池。

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值得瞩目的不仅是高达255Wh/kg的系统能量密度,还有针对电池安全、快速充电等动力电池的痛点给出了新的解决方案。更重要的是,这块电池不是遥远的期货,而是2023年量产在即的产品。

图源:宁德时代

图源:宁德时代

与麒麟电池一同来的,还有动力电池的下一轮技术周期。

255Wh/kg的能量密度,什么概念?

相比“单体能量密度”而言,系统能量密度——即整个电池包(包含BMS电池系统、线路等)的能量密度,更能直观地看出一块动力电池包乃至整车的真正实力。255Wh/kg的系统能量密度,到底是什么概念?

品玩通过梳理工信部发布的《新能源汽车推广应用推荐车型目录》发现,目前宁德时代在系统能量密度这一参数上已经处于排头兵地位。目前系统能量密度最高的两款车型分别为岚图梦想家(212Wh/kg)与红旗E-HS9(206Wh/kg),均搭载宁德时代提供的三元锂电池。

因此,目前在系统能量密度上只要能突破200Wh/kg,便是相当可观的成绩。而市面上比较热门的一些主流电动汽车,能量密度还只有160-190Wh/kg。

再直观一点,麒麟电池如果搭载到目前的车型上,续航能延长多少?可以简单地估算一下。以目前在售的特斯拉Model 3 高性能版(双电机版本)为例,这款车搭载一块系统能量密度为168Wh/kg、总能量78.4KWh的三元锂电池,CLTC标准下续航675公里。如果将电池包系统能量密度提升至麒麟电池的255Wh/kg,电池包重量不变的情况下,电池包总能量可提升至110-119kWh左右,粗略估算续航最高能达到950-1000公里左右。

再以一款SUV车型,比亚迪2022款唐EV为例。这款车采用比亚迪磷酸铁锂刀片电池,系统能量密度为150Wh/kg,电池包总能量108.8kWh,CLTC标准下续航730公里。如果将电芯材料更换为三元锂材料的麒麟电池并将系统能量密度提升至255Wh/kg,电池包重量不变的情况下,电池包总能量可提升至175-185kWh左右,粗略估算续航最高能达到1170-1240公里左右。

麒麟电池能做到如此高的系统能量密度,功夫主要下在电池包上,而不是单个电芯。麒麟电池在设计上与其他CTP产品的主要不同在于,它将隔热垫、水冷板、横纵梁三者集成为“多功能弹性夹层”,此外,宁德时代通过精准计算与AI模拟仿真,将结构防护、高压连接、热失控排气等功能模块再次进行智能分布,使能量空间再提升6%,电池包的体积利用率达到72%。

图源:宁德时代

图源:宁德时代

由此可见,麒麟电池单从系统能量密度一个参数看,确实能与一众厂商拉开差距。但一块动力电池的评判标准,并不只有这一个维度。

安全与性能,并不对立

要将麒麟电池的能力发挥至最大化,仍然需要使用三元电池。这也牵出电动汽车电池的另一大问题——安全与能量密度似乎成了对立面。

在2022中国电动汽车百人会论坛上,比亚迪股份有限公司董事长兼总裁王传福发表了有关动力电池的一些看法,其认为磷酸铁锂电池才是更好的选择。原因在于,当电动车续航里程达到一定标准后,电池能量密度已不再是最重要的了,最重要的指标可能会变成安全、成本、循环寿命等。

普遍来说,三元电池虽然有着高能量密度的特性,但有研究表明,在安全性与寿命方面,磷酸铁锂电池更具优势。在安全面前,其他参数只能排在第二位。但弃用三元电池,无异于因噎废食。事实上,能否用好三元电池,BMS电池管理系统的能力是决定因素之一,尤其是其中的热管理能力。

以特斯拉4680电池为例,圆柱电池与方形电池相比,虽然在空间利用率上会有所牺牲,但可以进行更好的散热,且4680电池采用了无极耳电池设计,可降低电阻,改善电池散热问题,使发热更均匀,利于整体的温度控制。即便圆柱电池有着散热优势,根据宁德时代官方给出的资料来看,麒麟电池仍比4680电池拥有更好的导热性能。

其温度控制的核心在于,麒麟电池在结构上的优化不仅提升了体积利用率,还提升了散热能力。多功能弹性夹层将水冷功能设置在了一个个电芯之间,将散热面积扩大4倍,有利于对一个个电芯进行精准、快速地温度管理。在热失控等极端情况发生时,可快速降温并阻隔热量在电芯之间传递。

图源:宁德时代

图源:宁德时代

此外,在电池包结构安全方面,多功能弹性夹层不仅作为冷却电池一用,同样还起到横纵梁的作用,在垂直于行车方向上可构建更加稳固的受力结构,提升电池包的抗冲击、抗震动能力。

温度控制不仅与安全直接相关,还与电池寿命以及快充性能有着直接关系。在过冷或者过热的环境下为电池充电或使用电池,不仅会降低充电速度,同时还会对电池产生不可逆上伤害,直接影响电池寿命。因此,动力电池的热管理系统不仅要能为电池降温,同时也要具备加热能力,从宁德时代公布的资料来看,麒麟电池或采用通过加热冷却液来实现为电池升温的解决方案,并且拥有5分钟热启动的能力。

控制好温度,是实现快速充电的关键因素。据宁德时代介绍,麒麟电池快充性能高达4C,快充至80%只需要10分钟。以800v平台高压快充来说,100kWh的电池包只需使用400kW的快速充电桩便能达到这样的充电水平。对于目前大功率充电桩建设还不够完善的问题,保时捷、现代、小鹏、岚图等众多国内外主机厂均已量产或布局800v高压平台车型,配套的大功率充电桩建设也自然不用过多担心。

或许和人们的印象有所不同,上千公里的续航并不代表电动车能够完全取代燃油车,毕竟在燃油车时代,人们甚至都不在乎一辆车的续航究竟有多长。快速充电技术,才是电动汽车击败燃油车的“最后一击”。

而这样一块麒麟电池,解决了目前动力电池还存在的诸多痛点,不仅将推进整个电动汽车行业的发展,同时对于宁德时代来说,也有着重要意义。

宁德时代的又一条护城河

近年来,特斯拉、比亚迪与零跑等主机厂均推出了自研的CTC/CTB(Cell to Chassis/Body)技术,将电池与底盘实现一体化构造,通过去掉电池包上盖或是底盘下壳,来降低车身整体的重量,从而延长续航里程。

麒麟电池与这样的技术并非处于对立面。麒麟电池作为电池的成组技术,通过与主机厂的合作,在技术上完全可以实现CTC/CTB的解决方案。当然,也可以做成普通电池包的形态,具有较大的灵活性。更重要的是,对于着手换电业务的宁德时代来说,这样一款具备灵活性的电池包,或将直接推动其换电业务的发展。此外,麒麟电池的灵活性还体现在电芯材料上,不仅可以选择三元材料,也支持使用磷酸铁锂材料,将有助于这款电池匹配至不同档次的车型当中。

图源:宁德时代

图源:宁德时代

提供具有灵活性的电池,是宁德时代作为电池供应商的基础。更难的则是在技术领域,不仅要在参数、性能以及性价比上有绝对优势,还需要不放过每一种可能成为未来的技术路线。宁德时代手中的护城河,不会只有一条。今年6月,宁德时代董事长曾毓群在重庆车展上表示,除全固态电池、半固态电池,包括大家没有听过的凝聚态电池,宁德时代都在搞。

麒麟电池发布后,立即有三家“客户”与宁德时代官方微博展开了互动,在参数上的领先地位,也会让这款电池包成为主机厂们“争抢”的目标之一。而麒麟电池注定将成为宁德时代的另一条“护城河”,同时也让那些认为宁德时代缺乏技术,研发投入不足的声音站不住脚。

图源:宁德时代官方微博

图源:宁德时代官方微博

麒麟电池的诞生,也指出了产业需要关注的另一方向。

新一轮技术周期已启动

固态、半固态电池等新型电池被视为动力电池的“下一代”。但至今未能实现大规模量产的原因,基本出在成本与技术两个问题上。甚至有不少观点认为,固态电池在未来10年内都未必能实现量产,且量产初期成本仍居高难下,只适用于部分高端产品。

相比电池材料而言,电池结构与电池包技术,将成为下一阶段的重要目标。通过无模组化、高集成化,以及更高效的热管理方案,在电芯材料不变的情况下仍有巨大提升空间。并且从成本角度看,现有电芯材料已经形成相当规模的供应链,相比更换材料而言,更有利于成本控制。而主机厂们逐渐开始研发CTC/CTB技术,也标志着新一轮技术周期已经启动。

关于新一轮技术周期,中金公司在一份相关研报中认为,本轮电池结构主导的技术周期将进一步稳固头部电池厂商的龙头地位、拉大头部与二、三线厂商盈利差距;同时,综合实力较强的优质二线厂商亦有望把握结构机遇突围、实现份额提升。

宁德时代曾被调侃为“来料加工”,但事实还是证明了,来的这块料,不是谁都能加工的了。

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