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技术党 | 浅谈极氪金砖电池 在行业属于什么水平?-百家乐凯发k8

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  • 2023-12-20 07:00
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易车原创 12月14日,首款自研电池——金砖电池正式发布,对于很多消费者来说,它可能就和刀片电池、上汽魔方电池、宁德麒麟电池一样,只是取名不同而已。但对行业内来说,当这块电池带上“自研”、“全球量产最快充电速度的”、“体积利用率全球第一”等字样的时候,就注定了它并不平凡。

自研意味着什么?

在燃油车时代讲究核心三大件技术,没有掌握核心技术的车企现在基本都淘汰了。而在新能源时代,全栈自研依然是各大车企追求的目标,从动力、电池等硬件,到座舱智能、电控等软件方面,都有不同程度的涉足。

但是在动力电池领域,车企真正能做到完全自研的也只有比亚迪等少数车企,其他大部分虽然也有自己的动力电池研发技术,但大部分都止步于电池系统层面。也就是说电芯还是要采购自宁德时代等供应商,车企只是完成电池包的封装pack。所以别看这么多车企都发布了自家的电池产品,名称也是一个比一个霸气,但没有几家是真有核心技术的。

当然,比亚迪刀片电池是全自研的,广汽也发布了全栈自研的因湃电池,现在又多了一个极氪金砖电池,也是从电芯层面自研自造。

自研电池除了能更好解决系统匹配问题,还有一个最大优势就是降本增效。例如极氪就表示,自研金砖电池让生产效率提升了40%,而每度电成本降低了14.8%。在大多数新能源车企还处于亏钱卖车的阶段,占整车成本大头的电池成本下降,无疑能缓解车企的资金压力,而在产品端也能提升竞争力,给消费者更多让利。

800v高压平台下的“刀片铁锂电池”

极氪这块金砖电池,和比亚迪的刀片电池一样,都是采用刀片磷酸铁锂电芯,但不同的是它采用的是短刀电芯,目测只有500mm左右,而且起步是800v平台;而比亚迪大部分是长刀电芯,电芯长度在600-2500mm之间,主要还是以400v为主。

从电池包排列也能看出,比亚迪一块长刀电芯就能铺满电池包的宽度空间,而极氪金砖电池是两块短刀电芯拼接起来的。

电芯的外包装也不是传统的蓝色绝缘膜,而是金色耐高压绝缘膜,不仅让金砖电池更名副其实,这种材料还可以用承受4000v直流高压,耐高压能力提升27%,更不容易短路。

至于短刀电芯和长刀电芯哪个好,我觉得各有优势,长刀能减少电芯单体数量,更利于热管理。但短刀更适合做800v和4c以上的快充,因为长刀电芯形状太长,充电电流需要经过的路径很长,充电时间长,充放电的电流如果过大也更容易热失控;而且底盘变形也更容易导致大面积电池短路,产生自燃。短刀电芯则可以减小这些风险。

解决了磷酸铁锂电池的充电痛点

虽然目前没有更多电芯方面的详细资料,但我觉得仅从公布的信息来看,金砖电池就足以让人拍案叫绝,特别是它的快充能力。

大家应该知道,充电速度慢是的一大痛点,普通的,即便在30%-80%的快充区间,充电时间仍然需要30分钟以上,大概也就是2c的充电倍率。但极氪金砖电池采用800v架构,电极采用叠片多极耳结构 双铆极柱导流设计,还有锂离子全程加速技术,最大充电倍率达到了4.5c,最高充电功率可达500kw,在10%~80%快充区间内,可以实现充电15分钟续航增加500 km以上。

这是个什么概念,目前2c、3c快充是主流水平,6c是天花板,也只有少数三元锂电芯的电池能做到,而极氪磷酸铁锂的金砖电池就做到了4.5c,即使对比很多,充电速度也遥遥领先,也正式进入超充时代。

在放电倍率方面,金砖电池3秒脉冲放电倍率最高也可达到16c,丝毫不会限制电机功率输出。搭载金砖电池的极氪007,可以轻松实现3秒级的零百加速表现。

至于怕冷这一点,官方目前没有明确的说明低温下的放电容量,只说能保证在恶劣环境下的超快充性能:即使在-10℃低温环境下,金砖电池依然可以实现优异的充电速度,其充电速度相比同类产品至少提升四分之一。

体积利用率虽高 但能量密度还有提升空间

体积利用率这件事大概是从比亚迪刀片电池出现时拿出来说道的,毕竟在电芯能量密度上远不及三元锂电芯,所以更要尽可能提升空间利用率。比亚迪官方曾表示,传统的有模组电池包内空间利用率仅有40%,刀片电池的空间利用率可达60%-80%,空间利用率提升了50%以上。

但现在金砖电池直接把这一数据干到了83.7%,做到了全球第一。参考目前量产的各种动力电池的体积利用率,4680电池是63%,普通是66%,是72%。

为了达成这个目标金砖电池也做了多项技术改造:例如一是在金砖电池底部使用一体化液冷托盘替代传统水管结构,减少结构件对电芯空间的挤压;二是采用电芯、上盖、底板的“紧凑三明治结构”,释放电芯仓纵向空间;三是在电芯之间采用航空级超薄热阻隔材料,充分提升体积利用率。

另外相较传统设计,金砖电池的采样线路总长度也缩短了157米,核心零部件数量减少35%,电池质量能量密度也提升了10%以上。

当然,这里我想大家最关心的一个数据就是,这么高体积利用率下,电池系统能量密度达到了多少。虽然官方没有公布,但据工程师介绍,电芯能量密度超过了250wh/kg,我在工厂里也看到了成品电池包的铭牌参数(不让拍照):容量75.6kw·h,质量589kg,额定电压610v。算下来整包能量密度128wh/kg左右

参考比亚迪目前所使用的第一代刀片是140-150wh/kg,第二代刀片可达180wh/kg,宁德时代麒麟电池(三元锂电芯)能量密度255wh/kg。可见虽然极氪金砖电池体积利用率很高,但系统能量密度仍有较大的提升空间。

安全加码 三项极限测试

对于电池而言,没有最安全,只有更安全,再怎么提升标准都不为过。而极氪为了追求更高标准的电池安全,先是将金砖电池极芯电池包的6大安全措施升级为8项,实现电池包全域安全的实时防护。

而且为了验证电池安全,极氪还设计了三项极限安全测试科目。

第一个是“超压针刺测试”,是将传统的“针刺测试”进行升级,将满电状态的金砖电芯先以国标1.5倍的挤压力施压,让电芯挤压形变量达到30%以上;静置1小时后,再使用5mm钢针从弯曲程度最大的点进行针刺贯穿,让电芯直接短路。整个过程可以实现电芯不起火、无爆炸。

第二个是“外部火烧测试”,在国家机动车产品质量检验检测中心的电池包火烧实验室,实验人员通过油盘直接火烧的方式对金砖电池进行测试,接触电池包的火焰温度在700℃以上,持续火烧时间长达240秒,超过了国标130秒的测试时长,电池包仍旧不起火、无爆炸。

第三个是“6项极端工况测试”,也就是将同一块金砖电池连续进行浸水、火烧、冰冻、拖行、碾压、高坠等6大极限测试,可即便如此,金砖电池依然不起火,无爆炸。

大家应该知道,相比,本身就具备安全优势,而刀片磷酸铁锂又比普通磷酸铁锂在结构上更利于安全保护。在此基础上极氪再加码更高标准的测试,我想足以打消大家对金砖电池的安全顾虑。

编辑总结:就现有技术体系而言,极氪金砖电池显然已经走在了领先行列,快充和降本是它的最大优势,虽然还存在一些短板,但是通过1到2年的市场应用和技术迭代,应该能够很快提升。无论如何,对极氪来说都是一个良好的开端,毕竟又掌握了一项核心技术。据说这块电池将首先搭载在极氪007标准续航版的车型上,新车也即将开启试驾,关于电池的实际续航表现也很快会有结果。

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注:文中部分图片来自网络

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