技术方谈极氪金砖电池在行业内的水平?

小夏 汽车 更新 2024-01-31

轻松的汽车原装12月14日,极氪首款自主研发的电池金砖电池正式发布,对于很多消费者来说,它可能和比亚迪刀片电池、上汽魔方电池、宁德麒麟电池一样,只是名称不同。 但对于行业来说,当这款电池被“自主研发”、“全球最快量产磷酸铁锂电池”、“全球量产第一”等字眼,注定是不平凡的。

自研是什么意思?

在燃油车时代,强调核心三大技术,没有掌握核心技术的车企现在基本被淘汰。 在新能源时代,从动力、电池等硬件,到座舱智能、电控等软件,全栈自研依然是各大车企追求的目标。

然而,在动力电池领域,只有比亚迪等少数车企能够真正实现完全自主研发,其他大部分也拥有自己的动力电池研发技术,但大多停留在电池系统层面。 也就是说,电芯还是要从宁德时代等顶级厂商那里采购,车企只完成电池包的包装。 所以别看那么多车企都发布了自己的电池产品,名字比另一个霸气,但真正拥有核心技术的却寥寥无几。

当然,比亚迪的刀片电池是完全自研的,广汽集团也发布了全栈自研的英派电池,现在又多了一块氪金砖电池,也是从电芯层面自研自制。

除了更好的解决系统匹配问题外,自研电池还具有降低成本、提高效率的最大优势。 例如,极氪表示,自主研发的金砖电池,生产效率提高了40%,每千瓦时成本降低了14%8%。在大多数新能源汽车企业仍处于亏本销售阶段,占整车成本大部分的电池成本有所下降,这无疑可以缓解车企的资金压力,也可以提升产品端的竞争力,给消费者更多的利润。

800V高压平台下的“锂刀片铁电池”

极氪的金砖电池和比亚迪的刀片电池一样,采用的是刀片式磷酸铁锂电池,但不同的是,它使用的是短刀电芯,在视觉上只有500mm左右,起点是800V平台比亚迪的长刀电芯大多为长刀电芯,电芯长度为600-2500mm,以400V为主。

从电池包的排列方式也可以看出,比亚迪的长刀电芯可以覆盖电池包的宽度,而氪氪金砖电池则由两块短刀电芯拼接在一起。

电芯的外包装不是传统的蓝色绝缘膜,而是金色的耐高压绝缘膜,不仅使金砖电池更配得上它的名字,而且可以承受4000V直流高压,高压电阻提高了27%,不易短路。

至于短刀电芯和长刀电芯哪个好,我觉得各有各的优点,长刀可以减少电芯数量,更有利于热管理。 但是短刀更适合800V和4C以上的快充,因为长刀电芯的形状太长,充电电流需要经过的路径很长,充电时间长,如果过大,充放电电流更容易热跑而且,底盘的变形也更容易导致电池大面积短路,导致自燃。 短刀细胞可以降低这些风险。

解决了磷酸铁锂电池的充电痛点

虽然目前没有关于电芯的更详细的信息,但我认为仅从公布的信息来看,金砖国家电池就足以让人惊艳,尤其是它的快充能力。

要知道,充电速度慢是磷酸铁锂电池的一大痛点,普通的磷酸铁锂电池,即使在30%-80%的快充范围内,充电时间仍然需要30分钟以上,也就是2C充电速率左右。 但极氪金砖电池采用800V架构,电极采用叠片多极耳结构+双铆极分流设计,采用锂离子全加速技术,最高充电倍率为45C,最大充电功率可达500kW,在10%80%快充范围内,15分钟可提升500公里以上续航。

这是什么概念,目前2C、3C快充是主流水平,6C是天花板,只有少数三元锂电池可以做到,而极氪磷酸铁锂的金砖电池已经做到了45C,即使与许多三元锂电池相比,充电速度也遥遥领先,磷酸铁锂电池正式进入过充时代。

在放电率方面,金砖电池的脉冲放电率在3秒内最高可达16C,完全不会限制电机的功率输出。 氪 007 配备金砖电池,可在 000 秒内轻松实现 3 加速性能。

至于磷酸铁锂电池怕冷的事实,官方并没有明确说明低温下的放电容量,只是说它可以保证在恶劣环境下的超快充电性能:即使在-10低温环境下,金砖电池仍能达到优异的充电速度,其充电速度至少比同类产品高出四分之一。

虽然体积利用率较高,但在能量密度方面仍有提升空间

毕竟磷酸铁锂电池在能量密度上远不如三元锂电池,因此需要尽可能提高空间利用率。 比亚迪官方曾表示,传统模块化电池包的空间利用率仅为40%,刀片电池的空间利用率可达60%-80%,空间利用率提升超过50%。

但现在金砖电池已经直接把这个数据干到了837%,这在世界上是第一。 参考目前量产的各种动力电池的体积利用率,4680电池为63%,普通磷酸铁锂电池为66%,三元锂电池为72%。

为了实现这一目标,金砖国家电池还进行了多项技术改造:例如,在金砖国家电池底部采用一体化液冷托盘,取代传统的水管结构,减少结构件对电芯空间的挤压;二是利用电芯、上盖、底板的“紧凑夹层结构”,释放电芯仓库的纵向空间三是在电芯之间采用航空级超薄热障材料,全面提升体积利用率。

此外,与传统设计相比,金砖国家电池采样线总长度也缩短了157米,核心部件数量减少了35%,电池质量的能量密度也提高了10%以上。

当然,在这里我认为大家最关心的一个数据就是在如此高的体积利用率下,电池系统的能量密度达到了多少。 虽然没有正式公布,但据工程师介绍,电芯的能量密度超过了250wh kg,而且在工厂里也看到了成品电池组的铭牌参数(不允许拍照):客舱容量 756kw·h,质量589kg,额定电压610V。计算整个封装的能量密度128瓦时千克

参考比亚迪目前使用的第一代刀片电池的能量密度,第二代刀片电池的能量密度可以达到180Wh kg,宁德时代的麒麟电池(三元锂电池)的能量密度为255Wh kg。 可以看出,虽然极氪金砖电池的体积利用率非常高,但在系统的能量密度上仍有很大的提升空间。

安全加上三项极限测试

对于电池来说,没有最安全的,只有更安全,无论标准怎么提高,都不能夸大其词。 为了追求更高的电池安全标准,极氪首先将金砖国家电池组极芯电池组的6大安全措施升级为8项,实现电池包全球安全的实时保护。

此外,为了验证电池的安全性,极氪还设计了三个极端安全测试对象。

首先是“超压针灸试验”,这是对传统“针灸试验”的升级,充满电状态下的金砖电芯将率先达到国标15倍的挤压力施加压力,使电芯的挤压变形达到30%以上;静置1小时后,用5mm钢针从弯曲程度最大的点刺穿,使电芯直接短路。 整个过程可以实现电芯不**、非**。

二是“外燃试验”,在国家机动车产品质量检验检测中心电池组起火实验室,实验人员通过油底壳直燃对金砖电池进行测试,接触电池组火焰温度在700以上,连续起火时间长达240秒, 超过了国标130秒的测试时间,电池组仍未**、非**。

三是“6个极端工况测试”,即同一个金砖电池会连续经受浸泡、着火、冻结、拖拽、滚动、高处坠落等6个极限测试,但即便如此,金砖电池依旧没有,没有。

要知道,磷酸铁锂电池与三元锂电池相比具有安全优势,磷酸铁锂叶片在结构上比普通磷酸铁锂更有利于安全防护。 在此基础上,极氪增加了更高的测试标准,我认为这足以打消大家对金砖国家电池安全性的担忧。

编者按:就现有技术体系而言,极氪砖电池显然已经处于领先行列,快速充电和降低成本是其最大的优势,虽然还存在一些不足,但通过1到2年的市场应用和技术迭代,应该能够快速提升。 无论如何,对于极氪来说,这都是一个好的开始,毕竟它已经掌握了一项核心技术。 据悉,这款电池将首先安装在极氪007标准续航版的车型上,新车即将开始试驾,电池的实际续航性能很快就会有结果。

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