宁德时代:充电10分钟续航400公里快充电池年内量产

2023-06-12 来源:澎湃新闻 原文链接:点击获取

6月10日,在于宜宾举办的2023年世界动力电池大会上,澎湃新闻记者从宁德时代首席科学家吴凯处了解到,今年年内,宁德时代一款能够充电10分钟实现400公里续航的电池将会量产,并应用于某车企客户。

据推测,该款电池大概率是即将搭载于理想汽车的4C麒麟电池。对此吴凯并没有明确表示。

就在今年4月的上海国际车展上,理想汽车宣布其首款纯电车型将成为全球首款搭载宁德时代4C麒麟电池的车型。理想汽车将提供800V超充的解决方案,实现充电10分钟,续航400km,其中核心技术是基于第三代功率半导体的高压电驱系统,具备4C充电能力的电池、宽温域的热管理系统和4C超充网络。

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而在6月10日下午的2013世界动力电池大会主题演讲中,吴凯则指出,快充和换电分别是下一代新能源汽车解决补能问题的两大方向。

“新能源汽车和动力电池技术发展到今天,里程焦虑不是用户的第一核心问题,动力电池要解决全气候可靠、全场景可靠以及补能的问题。”吴凯说,例如补能,“节假日去远游,高速路充电站数量不少,但电动车充电一次一小时,车主整个人烦死。怎么样能够让补能的速度跟加油类似的效果,是行业急需解决的问题。”吴凯说。

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吴凯认为,在两种解决补能问题的方向中,快充适合于高端车型。如何提高电池的快充能力?吴凯介绍了宁德时代的五大技术路径:一是提升负极充电能力,主要方法是增加负极材料表面活性位点,同时降低嵌锂路径,提升嵌锂速率;二是降低SEI膜阻抗,主要方法是研发超薄SEI膜,降低锂离子迁移路径和阻抗,同时提升低温耐受。

三是提升液相锂离子传输速率,主要是通过快充电解液提升锂离子液相传输速率;四是改善温升,主要方法是在正极构建高速锂离子传输和超电子网,降低极化和温升;五是提升隔膜内锂离子传输速率,主要是通过低迂曲度孔道改善锂离子液相传输速率。

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据吴凯透露,在电芯层面,宁德时代已经能够做到电芯6C倍率以上充电,但是电池包整体要能够做到超快充,需要电池包系统结构予以支持。在其看来,宁德时代的CTP3.0麒麟电池的结构设计,将电芯的换热面积扩大了四倍,控温时间缩短一半,有效阻隔电芯内的异常热量传导,对于快充非常友好。

补能的另外一条路径则是换电,“换电比较适合大众车型。”吴凯说,“电池的成本不算低,换电能够提高经济性,目前宁德时代在全国五六个城市布局了换电站,未来还会进一步加快换电站的推进。”

在演讲中,吴凯也重点介绍了宁德时代更长远的电池路线布局,即长寿命全固态锂金属电池和无过渡金属电池的最新研发进展,以及对这两种技术路线的思考。

“现在的锂电池体系是液态电解液电池,不管电解液是什么形态,关键是要想清楚技术发展的目的是什么,无外乎是解决安全问题和能量密度问题。”吴凯说。

吴凯认为,沿用现有液态锂电池的材料体系,负极用石墨和硅,未来也能够解决电池安全问题,那么把液态电解液换成固态电解液,如果能够降成本,那就值得。

但是到能量密度的层面,基于现有的石墨或硅的负极材料体系,无论电解质是什么形态,电池的能量密度不会有本质提高。因此能量密度探索的重点方向是金属锂负极,而相对于液态电解质,固态电解质更适合与金属锂结合。

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据介绍,宁德时代已经基于界面力学增强技术和双向导通网络技术构建了长寿命全固态锂金属电池。其中,通过界面力学增强技术抑制了锂金属枝晶,使得锂金属临界电流密度领先业内;双向导通网络技术提升了固固界面稳定性,全固态电池3C倍率循环能够达到6000次。

除此之外,基于正极化学材料体系的创新,吴凯还介绍了宁德时代的下一代无过渡金属电池。现有的锂电池根据正极材料不同,主流路线为三元锂电池和磷酸铁锂电池,其中三元锂电池的能量密度高,磷酸铁锂电池的能量密度稍逊,但成本更低。

“能不能既保持三元锂电池的能量密度,又把成本降到与铁锂一样?三元锂电池成本之所以贵,主要是金属镍和钴价格高。”据吴凯介绍,宁德时代通过大量的数据运算,已经能够在实验室里合成出没有过渡金属的正极材料,克容量达到500WH/kg,高于现有的三元材料,压实密度与三元材料相当。

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在具体的技术上,宁德时代能够通过费米能级调控,提高正极平台电压,并通过设计电子能级,极大提升了正极结构的稳定性。但吴凯也承认,这一无过渡金属电池技术距离落地还很有一段距离。