動(dòng)力電池持續(xù)創(chuàng)新引領(lǐng)汽車業(yè)革新

2023-08-25 08:39:37來源：經(jīng)濟(jì)參考報(bào)  

經(jīng)過多年發(fā)展，技術(shù)、材料、結(jié)構(gòu)等方面的持續(xù)創(chuàng)新，正不斷打破動(dòng)力電池原有的技術(shù)上限，有力推動(dòng)了新能源汽車的普及，為汽車產(chǎn)業(yè)格局的重塑帶來新變量。

磷酸鐵鋰4C超充電池來了


(資料圖片僅供參考)

近日，寧德時(shí)代發(fā)布了全球首款采用磷酸鐵鋰材料且能大規(guī)模量產(chǎn)的4C超充電池——神行超充電池。

按照寧德時(shí)代透露的信息，該款電池可實(shí)現(xiàn)“充電10分鐘，續(xù)航400公里”的超快充速度，而整車的續(xù)航里程則達(dá)到了700公里。另外，神行超充電池還突破了磷酸鐵鋰電池過去一直被詬病的耐低溫性差特性，即使在-10℃的低溫環(huán)境下，也能在30分鐘內(nèi)將電池電量充至80%，且在低溫虧電狀態(tài)下零百加速不會(huì)衰減。

這無疑是動(dòng)力電池行業(yè)的又一次技術(shù)突破，它的意義在于，以往在30萬元以上中高端車型才會(huì)配備的4C超充電池，有望“飛入尋常百姓家”。

據(jù)了解，在動(dòng)力電池行業(yè)，C代表的是充電倍率，即充電電流相對電芯額定容量的倍數(shù)，C前面的數(shù)字越大，充電速度就越快。比如，4C指的是電池能在四分之一小時(shí)（15分鐘）內(nèi)充滿。但在目前，市面上量產(chǎn)的新能源汽車，動(dòng)力電池的充電倍率大多還達(dá)不到4C。

寧德時(shí)代首席科學(xué)家吳凱表示，神行超充電池的優(yōu)異性能，主要來自于寧德時(shí)代在材料方面的四大創(chuàng)新：在正極材料上，神行超充電池采用了充分納米化的磷酸鐵鋰，并利用超電子網(wǎng)正極技術(shù)搭建了超電子網(wǎng)，降低了鋰離子脫出阻力，使充電信號(hào)能夠得到快速響應(yīng)；在負(fù)極材料上，神行超充電池采用寧德時(shí)代最新研發(fā)的二代快離子環(huán)技術(shù)，對石墨表面進(jìn)行改性，增加了鋰離子嵌入通道并縮短了嵌入距離，為離子傳導(dǎo)搭建起了“高速公路”；在電解液傳導(dǎo)上，寧德時(shí)代研發(fā)了全新的超高導(dǎo)電解液配方，有效降低電解液黏度，提升電導(dǎo)率。此外，寧德時(shí)代還優(yōu)化了超薄SEI膜（固體電解質(zhì)界面膜），進(jìn)一步降低了傳導(dǎo)阻力。

值得注意的是，在實(shí)現(xiàn)4C超充的同時(shí)，神行超充電池還通過結(jié)構(gòu)創(chuàng)新、智能算法等方式，使之兼具長續(xù)航、全溫域閃電快充和高安全等性能。

例如，為了保障安全，神行超充電池使用了改良的電解液，并配備了高安全涂層隔膜，給動(dòng)力電池安全上了“雙保險(xiǎn)”。此外，寧德時(shí)代通過智能算法，打造了故障實(shí)時(shí)檢測系統(tǒng)，能對全局溫場進(jìn)行管控，克服了快速補(bǔ)能帶來的諸多安全挑戰(zhàn)。

得益于在極限制造方面的能力，目前寧德時(shí)代擁有從技術(shù)到產(chǎn)品再到商品的快速轉(zhuǎn)化鏈條，能夠推動(dòng)神行超充電池快速量產(chǎn)。

據(jù)寧德時(shí)代國內(nèi)乘用車事業(yè)部CTO高煥介紹，神行超充電池即將在今年底實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，搭載神行超充電池的電動(dòng)車也將在明年一季度上市。

快充已成產(chǎn)業(yè)“必爭之地”

業(yè)內(nèi)認(rèn)為，寧德時(shí)代神行超充電池的問世，突破了磷酸鐵鋰電池的性能邊界，將會(huì)極大地促進(jìn)汽車電動(dòng)化的進(jìn)程。

鋰電行業(yè)資深研究者、真鋰研究首席分析師墨柯表示，在新能源汽車目前補(bǔ)能時(shí)間還比較長、充電樁數(shù)量還不足夠密集的情況下，消費(fèi)者確實(shí)存在一定的里程焦慮。因此，需要行業(yè)從技術(shù)層面解決電池快充的問題，讓充電的時(shí)間盡可能縮短。

中國電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施促進(jìn)聯(lián)盟發(fā)布的《2022中國電動(dòng)汽車用戶充電行為白皮書》顯示， 當(dāng)前中國電動(dòng)汽車用戶的平均單次充電量為25.6度，平均單次充電時(shí)長達(dá)到了49.3分鐘，日充電1.4次。

顯然，快速縮短充電時(shí)間，已成為提升新能源汽車特別是電動(dòng)汽車使用體驗(yàn)的必然趨勢。基于此，近年來無論是整車企業(yè)還是動(dòng)力電池企業(yè)都在加速快充技術(shù)的研發(fā)。

根據(jù)新能源行業(yè)咨詢機(jī)構(gòu)SNE Research的相關(guān)統(tǒng)計(jì)，2023年上半年，寧德時(shí)代以112GWh的產(chǎn)量和36.8%的市場占比繼續(xù)穩(wěn)坐全球動(dòng)力電池市場份額第一的寶座。

業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，神行超充電池?fù)碛腥虑页錾某湫阅埽难a(bǔ)能體驗(yàn)已與燃油車足夠接近，這或?qū)母瓷辖鉀Q新能源汽車的里程焦慮問題，從而促進(jìn)新能源車的認(rèn)可度、銷量和滲透率的進(jìn)一步提升。同時(shí)，結(jié)合寧德時(shí)代巨大的市場影響力，這款具有重要里程碑意義的產(chǎn)品，很可能會(huì)像前幾年的插電混動(dòng)技術(shù)那樣再次掀起市場熱潮，給全球新能源汽車產(chǎn)業(yè)帶來直接沖擊。

事實(shí)上，除寧德時(shí)代外，中創(chuàng)新航、蜂巢能源、億緯鋰能等動(dòng)力電池生產(chǎn)商都在推進(jìn)動(dòng)力電池充放電倍率從1C、2C向4C發(fā)展，并已有了自己的快充電池解決方案。

中信證券認(rèn)為，快充功能正日漸成為新能源汽車的標(biāo)配，這項(xiàng)技術(shù)正成為動(dòng)力電池制造商新一輪的競爭焦點(diǎn)。

除動(dòng)力電池廠商在較量外，4C快充也成為電動(dòng)汽車的下一個(gè)必爭之地。目前，理想、小鵬、比亞迪等眾多廠商已在該領(lǐng)域有一定成果并進(jìn)行了一定的應(yīng)用。行業(yè)人士預(yù)測，隨著寧德時(shí)代麒麟電池4C超充技術(shù)的推廣應(yīng)用，電動(dòng)汽車市場或?qū)⒂瓉沓湓辍?/p>

中信證券分析稱，快充功能正日漸成為新能源汽車中高端車型的標(biāo)配。同時(shí)，根據(jù)相關(guān)車企的規(guī)劃，未來具有4C快充能力的動(dòng)力電池滲透率將會(huì)進(jìn)一步提升，有助于推動(dòng)相關(guān)材料的升級(jí)與增長，預(yù)計(jì)將給導(dǎo)電炭黑、負(fù)極包覆材料、氣凝膠、復(fù)合集流體、芳綸涂覆、導(dǎo)熱球鋁、聚氨酯、絕緣材料等帶來投資機(jī)遇。

技術(shù)競爭遠(yuǎn)沒有定局

寧德時(shí)代董事長曾毓群說，作為新能源汽車的“心臟”，動(dòng)力電池承載著重要使命，是世界新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換和汽車消費(fèi)復(fù)蘇的“頂梁柱”。

因此，寧德時(shí)代近年來一直在加速電池技術(shù)迭代更新。

2021年，寧德時(shí)代發(fā)布了第一代鈉離子電池，該款電池的能量密度達(dá)到了1600Wh/kg，具有高能量密度、高倍率充電、高集成效率以及熱穩(wěn)定性強(qiáng)、低溫性能良好等優(yōu)勢。

2022年，寧德時(shí)代研發(fā)出了麒麟電池。由于采用第三代CTP（Cell To Pack）技術(shù)，麒麟電池的體積利用率最高達(dá)到了72%。寧德時(shí)代方面表示，相比其他電池，在相同的化學(xué)體系、同等電池包尺寸下，麒麟電池包的電量提升了不少。

今年上海車展期間，寧德時(shí)代又推出了凝聚態(tài)電池，其單體能量密度最高可達(dá)500Wh/kg，能夠兼顧高比能和高安全。

此外，寧德時(shí)代還在推進(jìn)M3P電池、無鈷電池、無稀有金屬電池等電池技術(shù)的布局。今年3月，曾毓群在年度業(yè)績說明會(huì)上表示，寧德時(shí)代新一代M3P電池預(yù)計(jì)將于今年量產(chǎn)交付。

寧德時(shí)代加速技術(shù)更新迭代的背后，與整個(gè)產(chǎn)業(yè)的競爭加劇密不可分：一方面，新能源汽車市場正不斷擴(kuò)大規(guī)模，動(dòng)力電池技術(shù)的創(chuàng)新有利于帶來更多的增量市場；另一方面，最先創(chuàng)造出革命性技術(shù)的動(dòng)力電池廠商，將會(huì)在新能源浪潮中占據(jù)先機(jī)，甚至掌握行業(yè)話語權(quán)。

據(jù)了解，目前動(dòng)力電池技術(shù)迭代的具體路徑主要分為兩條：一是材料創(chuàng)新，解決電芯能量密度的提升；另一條是結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，在空間利用率上去“做文章”，以解決電池包體系能量密度的提升。

不過，業(yè)界稱，在動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)終局成形之前，行業(yè)大小玩家對新技術(shù)的探索不會(huì)止步。

“現(xiàn)在動(dòng)力電池還處于創(chuàng)新非常活躍、百花齊放的時(shí)候。”中國科學(xué)院院士歐陽明高說，再過10年，動(dòng)力電池行業(yè)的競爭局面才會(huì)比較清晰。在這期間，無論技術(shù)如何變革，創(chuàng)新始終是我國動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)競爭力提升的最有效手段，也將決定誰將成為我國乃至全球動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)的終極王者。

知名經(jīng)濟(jì)學(xué)家宋清輝認(rèn)為，對動(dòng)力電池企業(yè)而言，面對行業(yè)競逐，需要從兩方面著手，“一是持續(xù)科技創(chuàng)新，打造更加多元化的業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)，以此來增加動(dòng)力電池的市場需求；二是大力開拓國際市場，同時(shí)加強(qiáng)與儲(chǔ)能企業(yè)的合作”。此外，“國家相關(guān)部門應(yīng)大力引導(dǎo)，推動(dòng)電池企業(yè)合理制定產(chǎn)能及未來發(fā)展目標(biāo)，逐漸淘汰落后和無效產(chǎn)能。”

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