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CATL如何做快充動力電池創新

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2018年06月01日  

  讓動力電池兼顧高能量密度與快充特性,是解除消費者里程焦慮的重要途徑,也是業界一直在努力探索的課題。寧德時代(下稱“CATL”)憑借超強研發實力,率先給出了極具創新的解決方案。

  3月26日,電動汽車大功率充電試點專題研討會在寧德成功召開。來自于中國電力企業聯合會、中國汽車技術研究中心、中國充電聯盟等多家行業機構,國內外知名整車企業,充電設施及連接器生產企業的50余名專家代表共同參與了會議討論。

  在會議現場,CATL向參會代表展示了采用“超級鐵鋰+高能量密度快充石墨”體系的EnerSpeedy超級鐵鋰電池的充電過程。該產品是60Ah的超級鐵鋰電池,可進行5C充電,演示過程用時7分12秒,就完成了20%至80%的充電,而20%到100%充電,僅耗時13分8秒。

  CATL打破常規,突破了磷酸鐵鋰—石墨體系不能快速充電的技術瓶頸,在保持磷酸鐵鋰高能量密度、高安全性、長壽命等優點基礎上,實現了5C倍率快速充電。CATLEnerSpeedy超級鐵鋰電池的綜合性能得到了參會專家的高度認可。

  能量密度方面,CATL超級鐵鋰電池系統能量密度也比較有優勢,其中,5C速能型產品在70Wh/kg以上,3C高能型產品在115Wh/kg以上,而市場上常見的快充電池系統能量密度僅在40-60Wh/kg之間。能量密度高意味著配備相同重量的電池包,可以大大提高電動車續航里程,減少充電次數。

  循環壽命方面,考慮到公交車應用工況比較苛刻,平均每天滿充滿放次數約2次,粗算下來,滿足8年運營需求,電池循環需要5600次以上。CATL開發的超級鐵鋰電芯循環壽命可達10000循環,不僅能完全滿足電動車運營需求,電動車退役后還可用于儲能等梯次利用,給客戶帶來更多經濟價值。

  耐候性方面,為滿足北方冬天低溫充電和南方夏天高溫工況的要求,CATL專門開發了高效熱管理系統,確保電池處于合理的溫度區間。低溫時可快速為電芯加熱,溫度達到要求即可開啟快充模式;高溫時,系統會給電芯降溫,真正做到“全氣候”的快充。

  正因如此,CATL的快充超級鐵鋰電池得到了本次參會代表的高度認可,多家整車企業表示將積極推動與CATL在大功率充電產品方面開展合作。

  技術上,CATL到底如何實現這一套創新快充解決方案的突破?

  眾所周知,普通化學體系的電池在快充時,負極會產生副產物,從而影響電芯的循環和穩定性,只能采用可承受快充大電流的負極材料來做到快充。所以在很多人的認知中,“磷酸鐵鋰+石墨”體系似乎不太適合用于快充電池。

  對此,CATL快充項目負責人王博士解釋,快充的重點在負極,而對于正極的選擇,無論是選三元還是選擇磷酸鐵鋰,都不會影響快充的性能發揮,還有它的可靠性。所以快充技術的核心,在于通過化學體系及設計優化,加速鋰離子在正負極間移動的速度,減少或者阻斷負極副產物的產生。

  “但說磷酸鐵鋰不適合做快充,又有一定的道理,因為傳統的磷酸鐵鋰導電性比較差,造成快充時發熱。”王博士補充道,所以針對以上兩個問題,CATL通過深入的技術研究,創新性地給出了解決方案。

  在負極石墨表面,CATL采用了“快離子環”技術修飾,修飾后的石墨兼顧超級快充和高能量密度的特性,快充時負極不再出現副產物,所以大大提高鋰離子在石墨層的嵌入速度,從而實現優異倍率性能、高能量密度及長循環壽命。

  此外,CATL開發的快充產品搭載自主研發的熱管理系統,準確設定不同溫度和SOC下的“健康充電區間”,極大拓寬鋰電池的運營溫度,從而實現“全氣候”快充。

  CATL超級鐵鋰快充產品已經批量應用,積累了豐富的應用經驗,目前已有2600余臺搭載CATL超級快充產品的電動大巴在市場上運行,運行狀態良好,得到了整車企業和公交用戶的好評。

  除此之外,CATL也開發了用于乘用車的基于三元體系的快充電池,實現15分鐘內SOC從5%充電到85%,能量密度190Wh/kg,循環壽命超過2500次,下一步在保證4C快充前提現,能量密度可繼續提升至210Wh/kg。該快充技術將首先用于電動出租車市場,實現350KM續航、30分鐘內完成充電。目前多家乘用車企業正與CATL開展快充產品開發的合作。

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