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15分钟补能500km+,极氪金砖电池比宁德时代神行超充电池还强?

2023年12月17日 07:18:01
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来源:电驹

在昨晚的极氪能源日2023上,极氪推出了自研电池——金砖电池。总结下来,这款新电池有以下几大亮点:

1、充电更快!充电15分钟,续航增加超过500公里;

2、更高效!体积利用率 83.7%,全球最高;生产效率提升 40%;

3、更安全!完成了针刺、火烤、盐水浸泡等各种测试;

4、成本更低!每千瓦时成本降低 14.8%;

如果就补能效率来说,极氪金砖电池不输给同为磷酸铁锂的宁德时代神行超充电池,后者官方公布的数据为:充电10分钟,续航400公里。

极氪金砖电池真有这么强?下面,我们挨个来说。

充电15分钟,续航500km+

根据极氪方面的描述:金砖电池搭载极氪自研的全域800V 架构,匹配 800V 极充技术,最高支持4.5C超快充,使用成本更低的磷酸铁锂材料体系。换算下来,充电 15 分钟,续航超500公里。

除此之外,金砖电池还能做到16C的3秒脉冲放电倍率,让搭载金砖电池的电动车拥有更强的瞬时加速能力。据了解,搭载金砖电池的极氪007双电机高性能版本,可以实现2.84秒的零百加速成绩。

对此,极氪官方号称:金砖电池是全球量产最快充电速度磷酸铁里电池。并且,极氪还列出了当下主流快充磷酸铁锂车型,在快充15 分钟后的续航对比。

其中,小鹏 G9快充15分钟续航是 399 公里,最近非常火的华为智界 S7为352.5 公里,而腾势N7则是350公里。可以看到,对比市场同为800V平台的产品,金砖电池续航里程至少多出100 公里。

不仅如此,极氪方面称,即便在 -10°C 的低温下,金砖电池的充电速度也有着 25%的提升。

那么,极氪金砖电池是如何做到以上性能指标的呢?这里,我们先给大家普及一下电池充电工作原理。

根据电池充电工作原理,锂离子从正极出发,经过隔膜、电解液,到达负极,包括脱出、迁移和嵌入三个过程。单位时间迁移和嵌入的锂离子越多,充电速度越快。

简单理解就是:我们把锂离子电池可以看作是一辆小汽车,从A点到B点,即正极到负极,需要穿过一条“公路”,即隔膜、电解液等等。而在这个穿梭的过程中,速度越快,那么充电速度就会越快。总之,想要提高效率,就得降低在这个穿梭过程中的阻力。

而金砖电池优化了电芯结构,并采用了“锂离子全程加速技术”。

一方面,通过融合叠片式多极耳结构+双铆极柱导流设计,有利于减少大电流通过时产生的过热。就拿叠片多极耳结构设计来说吧,这种极耳设计可以让电芯的热量分布更加均匀,更高效的温度控制能力。此外,金砖电池还采用了双铆极柱导流设计,电芯过流能力提升100%。

另一方面,则在电芯内部从正极到负极在材料上层层优化,以加快内部离子的流动,提升充放电效率。

具体来说,金砖电池正极采用了纳米级磷酸铁锂颗粒复合导电剂,负极采用低焓变石墨负极材料,并且采用了多梯度电极片设计,表面配备了低阻抗SEI膜。正负极之间采用了三层复合多孔膜,搭配超快解离电解液。

另外,金砖电池的电芯外表采用了专属金色耐高压绝缘膜进行包裹,这也是金砖电池名字的由来。相比其他电池的蓝色绝缘膜,金砖电池的金色膜性能更强,可以承受4000V的DC高压,耐高压能力提升了27%。

就技术思路而言,极氪金砖电池和宁德时代超充电池的大方向是一样的,都是降低锂离子穿梭过程中的阻力,以此提高充电效率。但在具体的技术和材料使用方面,极氪有着自己的一套“武功秘籍”。

体积利用率83.7%,全球最高

我们都知道,电池是电动车上的“大件”,如果能把电池做的更小,不管是对于减轻车身重量,提高整车空间利用率,亦或是提升续航都是大有裨益的。而在同等体系下,极氪方面表示,金砖电池的电量较传统磷酸铁锂电池多出了26%。

金砖电池能够做到这一点,不单单是因为极氪提高了电芯的能密度,同时还有提高了电芯仓的体积利用率。

具体是怎么做的呢?

首先,是在结构设计上的优化。金砖电池采用了仅由电芯、上盖、底板组成的紧凑三明治结构,极氪将四方阶梯仓纵向调高,使得体积利用率提升了7.6%;电芯之间采用航空级超薄热阻隔材料,将原本厚厚的隔断变成了薄薄的“屏风”,体积利用率提升 6%。

而在电池底部,极氪使用一体化液冷托盘代替传统的水管结构,体积利用率再提升 8.5%。

不仅如此,对比传统设计,金砖电池的采用线总长度缩短了157米,核心部件减少减少 35%,最终让电池质量能量密度提升10%以上。

其次,是在材料上进行优化。比如电池质量能量密度本身的优化。而在这一系列的优化设计下,金砖电池最终的体积利用率达到了83.7%。不过,极氪并没有公布金砖电池电芯的单体能量密度。

作为比较,普通磷酸铁锂电池的体积利用率为 66%左右,而普通三元锂电池则为 72%左右。而金砖电池的利用率达到了 83.7%,是目前全球量产体积利用率最高的动力电池。

极氪方面做出一个这样的比喻:如果把友商们的电池比作公摊面积最大的酒店式公寓,那么金砖电池第一次让电芯住进了得房率更高的大平层。

而得益于更大的空间利用率,极氪007的续航表现同样亮眼。根据工信部公布数据,极氪007最高纯电续航能达到870公里,这块金砖电池可谓是功不可没。

安全保障不可少!

电池安全一直是大家比较关注的问题。而在安全方面,极氪金砖电池通过几个非常“变态”的测试来自证自家电池的安全性。

-10%浓度盐水浸泡48小时

-1000°C 火焰炙烤130秒

- 45°C 极寒8小时考验

-烂路拖行3公里

-22吨压路机碾压

-10米高空坠落

其中,在经历了以上5项严苛的测试之后,这块金砖电池依然能够驱动车辆,而在“10米高空坠落”过后也没有发生爆炸起火。

除了以上之外,金砖电池还通过了经典的“铁人三项”安全测试。

首先,是挤压测试。以国标1.5倍的挤压力挤压满电的金砖电池,并且,让挤压变形量达到 30%以上,此时电芯隔热膜持续拉伸扭曲。静置一小时后,依旧不漏液、不掉电;

其次,是针刺测试。极氪用一根 5 毫米的钢针,从弯曲程度最大的点进行针刺贯穿,导致电芯短路,整个过程依旧没有起火和爆炸,电芯表面温度仅为 33 摄氏度。

最后,是火烧。传统国标工况的外部火烧要求是130秒不起火、不爆炸,落到现实场景,也就是两分钟多一点的逃生时间。这次,极氪将逃生时间延长到了240秒,足足 4 分钟。

值得一提的是,以上三个测试并不是“一个测试项目一块电池”,而是在一块满电的金砖电池上一个接一个完成以上三个测试,足见金砖电池在安全方面的可靠性。

除了在电池自身安全结构上下功夫之外,在安全策略方面,极氪金砖电池还做到了实时防控、自动预警、云端监控、毫秒断电、多层隔热、主动冷却、无障碍排热、高效吸热共8个方面的安全防护。

并非PPT,极氪 007首搭

极氪CEO 安聪慧表示,金砖电池并非一个“PPT电池”,目前已经完成了量产下线,将在极氪 007 上首发搭载。也就是说,金砖电池快充、安全等优势,也将成为极氪007的主打卖点。

金砖电池量产速度如此之快,和其强大的制造实力有很大关系。据极氪方面介绍,金砖电池将主要在衢州极电三电智能制造基地生产,由于设计阶段就考虑到的优化,其整体生产效率(相比常规三元锂电池)提高40%,每kWh成本降低14.8%,成本更低。

因此,这也是为什么极氪007售价(预售价22.9万起)比意想中更便宜的原因之一吧。

好的补能体验,也要有完善的补能基建

影响补能效率的当然不是只有电池,充电桩同样重要。为了进一步提升金砖电池的使用体验,在发布会上,极氪提出了“1515便利电”——即15分钟找到充电桩、15分钟充好电。以及“千站万桩”配套服务计划——预计将在2024年累计建设极充站1000座,2026年累计建设超过10000根极充桩。

据了解,2022年6月,极氪发布了600kW全液冷充电桩——极充桩V2,在2023年9月的极氪进化日上发布了极充桩V3,单枪充电功率达到了800kW,最大输出电压达到1000V,最大输出电流达到800A。

截止目前,极氪累计建成401座极充站,提供2261个极充桩,桩端充电功率超过360kW,覆盖全国100座城市。

除了极氪本身加速布局充电桩之外,在接入第三方充电资源方面,根据极氪介绍,已和35家国内公共运营商达成合作,把超61万把第三方充电枪接入极氪城际充电地图。2024年,极氪高速路充电枪的覆盖率将提升至95%以上。

此外,从OS 5.1开始,极氪将实现从开始找站到结束充电的全过程中,电池预热、智能寻桩、智能降锁等充电全流程实现100%去手机化操作。

最后,在发布会上,极氪还发布了20kW直流家充桩,一晚上就能充满140kWh的大电池,并且适配极氪所有车型,可以通过手机/车机操作充电。不过,这种大功率家充桩的价格不便宜,售价为13800元。

三元锂电池的好日子要到头了?

在此次发布会的开场,安聪慧抛出了这样一个问题:为什么磷酸铁锂电池不能实现超快充?

这是因为磷酸铁锂材料特性,使得磷酸铁锂的电子电导率和离子扩散速度都比较低,导致其充放电性能不佳,这个缺点在低温下表现得更为明显。所以,此前有不少业内人士认为,“磷酸铁锂的快充能力不如三元锂,要在磷酸铁锂上实现4C超充,并且各项指标都达到较好水平,技术难度较高。”

过去,随着比亚迪刀片电池、长城短刀电池等电池技术的相继问世,已经有效解决了磷酸铁锂电池续航短、性能低等问题。可充电慢的这个难题,一直以来没有得到很好的解决。

如今,不管是宁德时代的神行超充电池,还是极氪的金砖电池,它们都已经在磷酸铁锂电池上去的重大突破,让磷酸铁锂电池也能拥有不输三元锂电池的充电效率。而这对于三元锂电池而言,无疑是沉重一击。

要知道,近两年来,磷酸铁锂电池凭借成本、安全等优势,在国内动力电池市场中已经对三元锂电池实现了一举超越。根据最新的数据显示,今年前11个月,磷酸铁锂电池累计装机量为229.8GWh,占总装机量的67.6%;三元电池累计装机量为109.6GWh,占总装机量的32.3%。

而如今,宁德时代神行超充电池以及极氪金砖电池的到来,不仅让磷酸铁锂电池从超快充到长续航、高安全等综合性能全面提升。再加之成本更低、安全性更高的这两大优势,势必会进一步抢占三元锂电池市场,三元锂电池的好日子可能真的到头了。

当然,对于消费者而言,未来我们能够用更少的价格成本,买到更安全,续航更长、充电效率更快的磷酸铁锂纯电动车型,对于传统燃油车而言,也将会带来极大冲击。

甚至可以预料,在全固态电池还没到来和完全普及之前,综合实力越来越强的磷酸铁锂电池,终将会“一统天下”,革了三元锂电池的命。对此,您怎么看呢?欢迎大家在下方留言评论~

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