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快充是2022动力电池主旋律?

作者:中国储能网新闻中心 来源:高工锂电 发布时间:2022-03-09 浏览:

中国储能网讯:事件

近日,以色列电池生产商StoreDot近日对外展示了其技术路线图"100inX"。该公司计划在未来10年内,开发出充电两分钟续航100英里(160公里)的电池。预计到2024年,StoreDot目前正在开发中的(未来或与EVE合作批量生产的)电池,可以实现充电五分钟续航100英里(160公里)。

这款电池据说采用硅负极(silicon-dominant anode XFC lithium-ion cells),能量密度约为300Wh/kg。然而StoreDot没有提供有关该技术的其他技术细节,只是笼统的称之为“100inX”。

图片来源:StoreDot

短评

2021年各大实力汽车厂商相继发布了800V高压平台的战略规划,除了小鹏·G9外,广汽·埃安、比亚迪·e平台、吉利·极氪、理想汽车、北汽·极狐等车企都布局了800V快充技术,并有望在2022年陆续实现量产,2022年市面上拥有800V高压快充技术的车型不少于10款。

但超级快充是否真的那么容易做?

现今主流电动汽车以400V为主,充电功率最大可达100kW,30%-80%的充电时间需要30分钟,已经达到目前材料及工艺的极限。而电动汽车的补能和续航问题仍然困扰着行业。电动汽车充电慢、续航短的问题,在2022年会得到解决么?

800V或许是一个解决方案。在800V高压条件下,充电功率可达300 kW -500kW,5分钟-10分钟就可完成30%-80%的充电。且不论快充(800V)是否会成为标配,快充技术至少带来以下的变化:

负极:压实必须要做到1.6以下。石墨是最常用的负极材料,但其层间距较小(0.354nm),在快速充电模式下由于界面反应阻抗的新增,使得石墨负极相比慢充(0.xC)下更容易达到析锂电位,锂离子不能正常脱出嵌入,因此材料都需要掺杂或包覆,如掺硅。

正极:可以用NCM111;不需要高镍,正极的成本或低些;需要成本更低可以使用LFP。

面密度:16

电解液:高介电常数的EC、FEC和VC需要重新配比。

隔膜:使用改性材料、多孔复合碳材料、高孔隙率高透气性隔膜。

内阻:主要是降低负极内阻

封装外壳:圆柱或软包(各向同性)较容易满足快充要求。

充电桩:大功率直流快充充电桩。

热管理:直冷比较合适。如果出于成本考虑,继续使用液冷也行,但增加了铝板和乙二醇的用量,至少增加了1倍。

材料从快和强来看,要做快,就要sacrifice续航,电池可能就不是那么“强悍”;快充电芯,如果采用颗粒更小的材料,增大活性面积降低电流密度,同时减少Li+的扩散距离,确实可以实现4C/6C/8C的性能要求。

但是颗粒过小,会带来振实密度降低和首次效率下降的问题。另外,在现有液锂体系情况下,过快的充电速度会导致负极极化显著增加,导致负极电势降低,引起金属Li在负极表面析出,会影响锂离子动力电池的循环性能,严重的情况下还会引起锂锂离子动力电池内短路的发生。

而一般快充的定义为在短时间内可以给动力电池充入大量电能,而对具体充/放电时间和电池荷电状态没有统一的规定。因此,快充甚至是超级快充,还有许多的技术问题需要解决。

事实上,市场需求都是宽于技术进步,而未来的技术都是现在市场需求的宣泄。2021年电动汽车的销量暴涨和持续的对电动车补电需求,使得快充或许能够成为选项。

但综合来看,要实现快充必须要在电芯层面能够扛得住,必须要在压实、面密度、内阻等方面做好平衡;还需要在系统层面(含热管理)要尽量的多串,使用大电压模式;另外,就是标准的统一,包括快充充电桩(协议互认)等方面的统一。

但需要指出的是,电压平台的escalating,意味着整车的E/E架构都要基于高压平台重新设计(包括DC/DC等),而持续的高压充电会影响锂离子动力电池内部稳定性,则对热管理系统提出了更高的要求。快充甚至是超级快充,对于行业的影响是全方位的,而且在技术上仍然有相当的难度。

而有意思的是,当下对快充的过度包装(过度设计),吹过的牛逼不少,似乎已经到了亟需兑现的时候,不然谁来买单?

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关键字:动力电池

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