記者 | 王月倫
編輯 | 莊鍵
動力電池超級快充技術(shù)再度迎來新突破。
10月12日，美國賓夕法尼亞州立大學(xué)王朝陽院士團(tuán)隊在頂級學(xué)術(shù)刊物《自然》刊文稱，其研發(fā)的新技術(shù)可以在10分鐘內(nèi)，將能量密度高達(dá)265 Wh/kg的鋰電池電量充至75%，它同時具備數(shù)千次的循環(huán)壽命。鋰電池的能量密度，決定了新能源汽車?yán)m(xù)航里程的高低。
今年推出新產(chǎn)品的電池企業(yè)幾乎言必稱快充。欣旺達(dá)（300207.SZ）和孚能科技（688567.SH）相繼在9月宣布即將量產(chǎn)超級快充電池。
寧德時代（300750.SZ）也在上月對外表示，其多款快充電池產(chǎn)品已在乘用車中使用，能夠支持20分鐘內(nèi)將電量充至80%。同時，其具備4C超級快充能力的產(chǎn)品麒麟電池即將量產(chǎn)。動力電池的超級快充時代似乎已近在眼前。
電池的充電速率以C作為單位，超級快充電池的充電速率通常大于4C，可在充電15分鐘后實現(xiàn)電池剩余電量達(dá)到80%。此后則切換至較慢的恒定電流，以防止出現(xiàn)充電的副反應(yīng)。
超級快充被認(rèn)為是電動汽車市場緩解續(xù)航焦慮的重要方向之一。孚能科技董事長王瑀向界面新聞表示，大家一直希望，新能源汽車充電可以像燃油車加油那樣，喝杯咖啡就能實現(xiàn)想要的續(xù)航里程。
要想實現(xiàn)上述目標(biāo)，電池技術(shù)不僅要突破電池材料的限制，還需處理熱失控帶來的安全問題，以及充電速率增加造成的電池衰退挑戰(zhàn)。即將推出的超級快充電池如何跨越這些發(fā)展障礙，將成為續(xù)航自由能否實現(xiàn)的關(guān)鍵。
兩條技術(shù)路線實現(xiàn)超級快充
為了克服超級快充面臨的技術(shù)門檻，動力電池企業(yè)選擇了電池結(jié)構(gòu)和電池材料兩條不同技術(shù)路線。電池結(jié)構(gòu)的改進(jìn)主要針對快充電池的熱失控問題，電池材料的研發(fā)則致力于突破現(xiàn)有材料在導(dǎo)電方面的限制。
其中，通過電池結(jié)構(gòu)變化來平衡電池溫度，主要是在電池的液冷裝置及電芯疊片工藝兩方面做文章。
寧德時代今年最新推出的CTP3.0麒麟電池，便是通過液冷板位置的變化，來提升電池的降溫效果。液冷板目前主流布局設(shè)置在電池包底部，寧德時代的麒麟電池則將其位置移至電芯中間。
寧德時代首席科學(xué)家吳凱介紹稱，置于電池包中間的冷水板可以雙面接觸電芯，冷卻面積較放在底部時增大四倍，液冷效果更加明顯，能夠緩解充電過程中溫度過高的問題，讓4C充電不再是難事。
欣旺達(dá)和孚能科技則是從液冷和電芯工藝兩方面著手。欣旺達(dá)的超級快充電池SFC480采用了一種加熱和散熱效率更高，同時兼顧低溫充電效率的3D液冷技術(shù)。
同時，欣旺達(dá)SFC480電芯的無連接片設(shè)計類似于大圓柱電池，取消了極耳轉(zhuǎn)接，整體設(shè)計能讓電芯的內(nèi)阻下降3%，相同超充電流下溫升降低2.5攝氏度。電池極耳是電池進(jìn)行充放電時的正負(fù)兩極的接觸點(diǎn)，是電芯中將正負(fù)極電流引出來的金屬導(dǎo)電體。
欣旺達(dá)汽車電池副總裁張耀在發(fā)布會上透露，SFC480超級快充電池將于今年量產(chǎn)，最大充電功率達(dá)480 KW，一次充電可實現(xiàn)續(xù)航里程700公里，充電5分鐘則可支持200公里續(xù)航。
在一定充電時間內(nèi)可實現(xiàn)的續(xù)航里程，是電池快充能力的另一種衡量指標(biāo)。美國能源部（DOE）將6C充電定義為可在10分鐘內(nèi)充至電量的80%，新增322公里的整車?yán)m(xù)航。
孚能科技推出的動力電池解決方案SPS，則選用高效液冷板和導(dǎo)熱片提供雙面液冷，電池系統(tǒng)的散熱效率將提升四倍。
孚能科技CEO王瑀告訴界面新聞，大軟包電芯的無極耳和疊片工藝，給電芯帶來更低內(nèi)阻和更好的低溫放電表現(xiàn)；液冷板和納米保溫材料的加入，則均衡了電池系統(tǒng)的內(nèi)部溫度。
“孚能科技將在9月量產(chǎn)半固態(tài)電池?！蓖醅r表示。針對半固態(tài)電池產(chǎn)品，孚能科技將推出2.4C、3C和4C三種倍率的快充電芯，充電10分鐘可補(bǔ)能40%、50%和70%，分別實現(xiàn)400公里、400公里和420公里的續(xù)航里程。
傳統(tǒng)的鋰電池主要由氧化物正極、石墨負(fù)極、電解液、隔膜、金屬集流體構(gòu)成。其中，鋰離子在負(fù)極內(nèi)的擴(kuò)散速率、負(fù)極電解質(zhì)的濃度、負(fù)極內(nèi)阻等指標(biāo)，對于對于電池快充能力有著重要影響。