沒(méi)錯(cuò),電池也搞“多核”。
4月21日,寧德時(shí)代舉辦了首個(gè)超級(jí)科技日,一口氣發(fā)布了三款動(dòng)力電池產(chǎn)品——鈉新乘用車(chē)動(dòng)力電池、驍遙雙核電池、第二代神行超充電池,以及一款蓄電池產(chǎn)品——鈉新24V重卡啟駐一體蓄電池,可以說(shuō)實(shí)現(xiàn)了從技術(shù)到產(chǎn)品全面革新。
其中最重磅的就是這個(gè)“驍遙雙核電池”和鈉離子電池。
我們可以將雙核電池理解為寧德時(shí)代第一代“多核”電池,后續(xù)或許會(huì)有三核、四核甚至更多核產(chǎn)品的推出。
寧德時(shí)代董事長(zhǎng)曾毓群表示,從雙核到多核的創(chuàng)新架構(gòu)將不只限于新能源乘用車(chē)領(lǐng)域,還將在電動(dòng)巴士、重卡、飛機(jī)、船舶、工商業(yè)等全領(lǐng)域落地,加速新能源全場(chǎng)景產(chǎn)業(yè)化;同時(shí)也將加快固態(tài)電池等前沿技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)程。
另一個(gè)重點(diǎn)鈉離子電池的性能得到全面提升,能量密度可達(dá)175Wh/kg,開(kāi)創(chuàng)無(wú)膨脹負(fù)極技術(shù),開(kāi)發(fā)充放電接近零應(yīng)變的電芯。24V重卡啟駐一體蓄電池,2025年6月正式量產(chǎn),鈉新乘用車(chē)電池將于2025年12月正式量產(chǎn)。
01
自生成負(fù)極技術(shù)+雙核架構(gòu)
為了提升鈉離子電池的能量密度的邊界,寧德時(shí)代開(kāi)發(fā)出了自生成負(fù)極技術(shù)。在自生成負(fù)極技術(shù)中,寧德時(shí)代不再使用傳統(tǒng)的石墨負(fù)極材料,而是讓元素以金屬的形式沉積在集流體上,實(shí)現(xiàn)能量密度的躍升,讓電池體積能量密度提升60%,重量能量密度提升50%,能夠在同樣的電池包空間內(nèi),配置更多電量,支撐起更長(zhǎng)的續(xù)航。
具體來(lái)看,是通過(guò)精準(zhǔn)調(diào)控納米級(jí)的界面層組分與結(jié)構(gòu),使離子傳導(dǎo)速度提升100倍,沉積粒徑相比行業(yè)提升10倍以上,讓金屬元素在界面上真正實(shí)現(xiàn)致密且均勻地沉積,使活性離子消耗速率降低90%,大幅延長(zhǎng)電池的循環(huán)壽命。
材料設(shè)計(jì)上,在自生成負(fù)極電池內(nèi)打造了界面保護(hù)層,將活潑組分滲透率降低了93%,活性離子的副反應(yīng)消耗降低了85%,電池的存儲(chǔ)性能提升了300%,大幅減緩電池的衰減。
在安全層面,寧德時(shí)代在電解液設(shè)計(jì)上,重筑高熱穩(wěn)定新型有機(jī)溶劑體系,大幅提升電解液耐高溫性能,使電芯熱穩(wěn)定性提升80%,顯著拓寬了電芯熱安全的邊界。
寧德時(shí)代自生成負(fù)極技術(shù),能夠靈活適配各種材料體系。比如,鈉離子體系搭配自生成負(fù)極電池技術(shù),能量密度可達(dá)350Wh/L;磷酸鹽體系搭配自生成負(fù)極電池技術(shù),能量密度可達(dá)680~780Wh/L;三元體系搭配自生成負(fù)極電池技術(shù),能量密度提升至1000Wh/L以上。
多核時(shí)代的第一步就是“雙核架構(gòu)”,雙核的含義非常豐富,從結(jié)構(gòu)上,是包括兩大“獨(dú)立能量區(qū)”,可以實(shí)現(xiàn)不同化學(xué)體系、高低壓和全面冗余多個(gè)方面需求。
在功能方面,“雙核”包括高壓雙核、低壓雙核、結(jié)構(gòu)雙核、熱管理雙核以及熱失控安全防護(hù)雙核,能確保動(dòng)力輸出的連續(xù)性、穩(wěn)定性和安全性。
一是,高壓雙核,電池包兩個(gè)能量區(qū)的高壓系統(tǒng)能夠自由組合,可以串聯(lián)、并聯(lián)或獨(dú)立輸出。
當(dāng)一個(gè)能量區(qū)的高壓系統(tǒng)遇到緊急情況,BMS的控制系統(tǒng)能夠立即識(shí)別和判定,通過(guò)物理-電氣雙重隔離,切斷故障單元;同時(shí)通過(guò)拓?fù)渲亟M技術(shù)重構(gòu)高壓回路,毫秒內(nèi)完成健康能量區(qū)的高壓系統(tǒng)無(wú)感接管。設(shè)計(jì)上,通過(guò)"故障切割+能量重構(gòu)"雙保險(xiǎn)機(jī)制,實(shí)現(xiàn)碰撞、短路等極端場(chǎng)景下高壓供電不中斷。
二是,低壓雙核,構(gòu)建高壓與低壓雙重能量的轉(zhuǎn)換通道,當(dāng)一個(gè)區(qū)域突發(fā)故障導(dǎo)致12V供電中斷時(shí),智能管理系統(tǒng)同樣能在毫秒內(nèi)完成供電切換,確保車(chē)輛照明系統(tǒng)、制動(dòng)助力、轉(zhuǎn)向控制、車(chē)身控制系統(tǒng)等所有低壓系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
三是,結(jié)構(gòu)雙核,基于航天工程分艙防護(hù)理念,打造的"物理隔離和功能備份"雙重安全體系。當(dāng)車(chē)輛遭遇極端外界損壞導(dǎo)致單側(cè)結(jié)構(gòu)受損時(shí),無(wú)損結(jié)構(gòu)區(qū)域能夠依托立體桁架結(jié)構(gòu),維持正常結(jié)構(gòu)功能。配合高壓雙核與低壓雙核的安全備份,即使單艙物理失效,仍可保障車(chē)輛以一定的安全速度繼續(xù)行駛。
四是,熱失控安全防護(hù)雙核,通過(guò)“分區(qū)隔離+主動(dòng)防御”雙重防護(hù)機(jī)制,可在某區(qū)域電芯發(fā)生熱失控時(shí),讓系統(tǒng)立即打開(kāi)定向?qū)Я魍ǖ溃瑢⒏邷貧怏w快速排出電池包外。通過(guò)類(lèi)似航天器分?jǐn)喔綦x的設(shè)計(jì),使失控區(qū)域成為獨(dú)立封閉的單元,確保其余電池處于正常工作環(huán)境,實(shí)現(xiàn)"全域無(wú)干擾運(yùn)行"。
五是,熱管理雙核,能結(jié)合不同區(qū)域的電池溫度特性,實(shí)現(xiàn)自主調(diào)配,形成雙路立體熱管理網(wǎng)絡(luò)。就像汽車(chē)的分區(qū)空調(diào),可以實(shí)現(xiàn)不同區(qū)域的溫度獨(dú)立控制。
02
驍遙雙核電池
寧德時(shí)的將雙核架構(gòu)和自生成負(fù)極技術(shù),進(jìn)行了深度的融合,從而形成了此次發(fā)布會(huì)最重磅的產(chǎn)品,驍遙雙核電池的誕生。
驍遙雙核電池采用“電電增程”技術(shù),能夠根據(jù)車(chē)輛的行駛狀態(tài)和用戶(hù)駕駛習(xí)慣,智能調(diào)控兩個(gè)能量區(qū)的分配策略。主能量區(qū)可以根據(jù)用戶(hù)的駕駛習(xí)慣與場(chǎng)景,適配不同化學(xué)體系的電芯,滿(mǎn)足日常用車(chē)需求;增程能量區(qū)可采用高比能自生成負(fù)極技術(shù),提供更大的電量,以滿(mǎn)足用戶(hù)的長(zhǎng)途出行需求。
這一方案形成了三種產(chǎn)品,可以覆蓋用戶(hù)全價(jià)位全車(chē)型全場(chǎng)景:
一是,驍遙“鈉-鐵”雙核電池。以“鈉新電池+磷酸鐵鋰自生成負(fù)極電池”組成的驍遙“鈉-鐵”雙核電池,充分利用了鈉新電池的低溫性能,-40℃環(huán)境下能量保持率依舊大于90%,讓用戶(hù)可以在北方寒冬中暢行無(wú)阻。以軸距2.75米的車(chē)型為例,通過(guò)鈉鐵的性能融合,取長(zhǎng)補(bǔ)短,整體電量可突破75度,綜合續(xù)航突破700公里。
二是,驍遙“鐵-鐵”雙核電池。“第二代神行超充電池+磷酸鐵鋰自生成負(fù)極電池”組成的驍遙“鐵-鐵”雙核電池,可令軸距接近3米的車(chē)型,續(xù)航由800公里躍升至1000公里,出行半徑覆蓋長(zhǎng)三角黃金自駕圈,從上海到黃山,往返無(wú)需充電。同時(shí),在緊急補(bǔ)能的需求下,主能量區(qū)還可以提供峰值12C的充電體驗(yàn),從5%補(bǔ)能至70%SOC僅需5分鐘。
三是,驍遙“三元鐵/雙三元”雙核電池。驍遙“三元鐵”雙核電池由“三元體系電池+磷酸鐵鋰自生成負(fù)極電池”組合而成,依托主能量區(qū)三元電池的優(yōu)勢(shì),可以提供超過(guò)1兆瓦的強(qiáng)勁動(dòng)力,即使電量?jī)H剩20%,仍可輸出超過(guò)600kW的功率,遠(yuǎn)超1臺(tái)V12發(fā)動(dòng)機(jī)的最大輸出功率。
三元電池+三元自生成負(fù)極電池”搭配的升級(jí)產(chǎn)品——驍遙“雙三元”元雙核電池,搭載在軸距3米的轎車(chē)上,配電量可突破180度電,純電續(xù)航里程輕松突破1500公里。
該技術(shù)源起寧德時(shí)代AB架構(gòu)的電池產(chǎn)品,已經(jīng)布局了350多篇技術(shù)專(zhuān)利,累計(jì)出貨40多萬(wàn)套。
03
鈉新電池
寧德時(shí)代通過(guò)開(kāi)發(fā)出自生成負(fù)極技術(shù),顛覆傳統(tǒng)負(fù)極概念,使鈉離子電池能量密度提升約50%;開(kāi)創(chuàng)無(wú)膨脹負(fù)極技術(shù),開(kāi)發(fā)的充放電接近零應(yīng)變的電芯,讓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定可靠;針對(duì)循環(huán)壽命問(wèn)題,開(kāi)發(fā)高能SEI構(gòu)建技術(shù)和低酸的電解液技術(shù),解決充放電過(guò)程中SEI修復(fù)及酸腐蝕問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)高庫(kù)侖效率;針對(duì)安全挑戰(zhàn),重構(gòu)電解液體系,結(jié)合表面電場(chǎng)調(diào)控技術(shù)及隔膜斷層設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)高安全性能。
具體來(lái)看,鈉新電池包含兩類(lèi)產(chǎn)品,分別是鈉新乘用車(chē)動(dòng)力電池和鈉新24V重卡啟駐一體蓄電池,均可實(shí)現(xiàn)零下40℃至零上70℃的全溫域適配,重新定義了電池的極限溫域。其中,鈉新乘用車(chē)電池可在零下40℃的環(huán)境下,仍能保持90%的可用電量。在僅剩10%SOC(剩余電量)的極端狀態(tài)下,鈉新乘用車(chē)電池仍可做到零下40℃整車(chē)動(dòng)力基本不衰減。
鈉新乘用車(chē)動(dòng)力電池的能量密度達(dá)175Wh/kg,為當(dāng)前全球鈉電最高,比肩磷酸鐵鋰電池;支持峰值5C的充電速率和500公里續(xù)航,實(shí)現(xiàn)超1萬(wàn)個(gè)循環(huán)的壽命。在安全性上,鈉新電池從材料本征層面消除電池?zé)崾Э刂械闹家蛩兀瑢?shí)現(xiàn)電池安全從"被動(dòng)防御"到"本質(zhì)安全"的突破。
寧德時(shí)代鈉新24V重卡啟駐一體蓄電池,使用壽命突破8年,全生命周期總成本較傳統(tǒng)鉛酸蓄電池降低61%。同時(shí)鈉新重卡蓄電池具有全電量深度放電、零下40℃一鍵啟動(dòng)、久置一年可啟動(dòng)的優(yōu)勢(shì),相比鉛酸蓄電池而言更高效、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)。
04
第二代神行超充電池
寧德時(shí)代第二代神行超充電池兼具800公里續(xù)航和峰值12C超充速度的磷酸鐵鋰電池,峰值充電功率達(dá)1.3兆瓦,可實(shí)現(xiàn)1秒2.5公里的無(wú)感補(bǔ)能。在零下10℃低溫環(huán)境下,第二代神行超充電池15分鐘可從5%補(bǔ)能至80%SOC,比當(dāng)前行業(yè)最高充電水平提升了100%。
寧德時(shí)代第二代神行超充電池還提供全溫域、全SOC(剩余電量)區(qū)間的強(qiáng)勁動(dòng)力。寧德時(shí)代方面介紹,在虧電狀態(tài)下,二代神行超充電池依然具備830kW的輸出功率;在零下10℃低溫虧電,仍可以滿(mǎn)足百公里加速的動(dòng)力需求。
曾毓群在回顧這些技術(shù)時(shí)表示,鈉電體系的突破意義重大,此前鈉電池在能量密度、壽命、安全、循環(huán)等方面存在不足,鈉新電池的成熟加速了多核時(shí)代的到來(lái)。
“我們不希望被定義為電池的制造者,我們希望把自己稱(chēng)作新能源產(chǎn)業(yè)的開(kāi)拓者(參數(shù)丨圖片)。”曾毓群最后說(shuō)道。
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