沒錯,電池也搞“多核”。
4月21日,寧德時代舉辦了首個超級科技日,一口氣發布了三款動力電池產品——鈉新乘用車動力電池、驍遙雙核電池、第二代神行超充電池,以及一款蓄電池產品——鈉新24V重卡啟駐一體蓄電池,可以說實現了從技術到產品全面革新。
其中最重磅的就是這個“驍遙雙核電池”和鈉離子電池。
我們可以將雙核電池理解為寧德時代第一代“多核”電池,后續或許會有三核、四核甚至更多核產品的推出。
寧德時代董事長曾毓群表示,從雙核到多核的創新架構將不只限于新能源乘用車領域,還將在電動巴士、重卡、飛機、船舶、工商業等全領域落地,加速新能源全場景產業化;同時也將加快固態電池等前沿技術的應用進程。
另一個重點鈉離子電池的性能得到全面提升,能量密度可達175Wh/kg,開創無膨脹負極技術,開發充放電接近零應變的電芯。24V重卡啟駐一體蓄電池,2025年6月正式量產,鈉新乘用車電池將于2025年12月正式量產。
01
自生成負極技術+雙核架構
為了提升鈉離子電池的能量密度的邊界,寧德時代開發出了自生成負極技術。在自生成負極技術中,寧德時代不再使用傳統的石墨負極材料,而是讓元素以金屬的形式沉積在集流體上,實現能量密度的躍升,讓電池體積能量密度提升60%,重量能量密度提升50%,能夠在同樣的電池包空間內,配置更多電量,支撐起更長的續航。
具體來看,是通過精準調控納米級的界面層組分與結構,使離子傳導速度提升100倍,沉積粒徑相比行業提升10倍以上,讓金屬元素在界面上真正實現致密且均勻地沉積,使活性離子消耗速率降低90%,大幅延長電池的循環壽命。
材料設計上,在自生成負極電池內打造了界面保護層,將活潑組分滲透率降低了93%,活性離子的副反應消耗降低了85%,電池的存儲性能提升了300%,大幅減緩電池的衰減。
在安全層面,寧德時代在電解液設計上,重筑高熱穩定新型有機溶劑體系,大幅提升電解液耐高溫性能,使電芯熱穩定性提升80%,顯著拓寬了電芯熱安全的邊界。
寧德時代自生成負極技術,能夠靈活適配各種材料體系。比如,鈉離子體系搭配自生成負極電池技術,能量密度可達350Wh/L;磷酸鹽體系搭配自生成負極電池技術,能量密度可達680~780Wh/L;三元體系搭配自生成負極電池技術,能量密度提升至1000Wh/L以上。
多核時代的第一步就是“雙核架構”,雙核的含義非常豐富,從結構上,是包括兩大“獨立能量區”,可以實現不同化學體系、高低壓和全面冗余多個方面需求。
在功能方面,“雙核”包括高壓雙核、低壓雙核、結構雙核、熱管理雙核以及熱失控安全防護雙核,能確保動力輸出的連續性、穩定性和安全性。
一是,高壓雙核,電池包兩個能量區的高壓系統能夠自由組合,可以串聯、并聯或獨立輸出。
當一個能量區的高壓系統遇到緊急情況,BMS的控制系統能夠立即識別和判定,通過物理-電氣雙重隔離,切斷故障單元;同時通過拓撲重組技術重構高壓回路,毫秒內完成健康能量區的高壓系統無感接管。設計上,通過"故障切割+能量重構"雙保險機制,實現碰撞、短路等極端場景下高壓供電不中斷。
二是,低壓雙核,構建高壓與低壓雙重能量的轉換通道,當一個區域突發故障導致12V供電中斷時,智能管理系統同樣能在毫秒內完成供電切換,確保車輛照明系統、制動助力、轉向控制、車身控制系統等所有低壓系統的穩定運行。
三是,結構雙核,基于航天工程分艙防護理念,打造的"物理隔離和功能備份"雙重安全體系。當車輛遭遇極端外界損壞導致單側結構受損時,無損結構區域能夠依托立體桁架結構,維持正常結構功能。配合高壓雙核與低壓雙核的安全備份,即使單艙物理失效,仍可保障車輛以一定的安全速度繼續行駛。
四是,熱失控安全防護雙核,通過“分區隔離+主動防御”雙重防護機制,可在某區域電芯發生熱失控時,讓系統立即打開定向導流通道,將高溫氣體快速排出電池包外。通過類似航天器分斷隔離的設計,使失控區域成為獨立封閉的單元,確保其余電池處于正常工作環境,實現"全域無干擾運行"。
五是,熱管理雙核,能結合不同區域的電池溫度特性,實現自主調配,形成雙路立體熱管理網絡。就像汽車的分區空調,可以實現不同區域的溫度獨立控制。
02
驍遙雙核電池
寧德時的將雙核架構和自生成負極技術,進行了深度的融合,從而形成了此次發布會最重磅的產品,驍遙雙核電池的誕生。
驍遙雙核電池采用“電電增程”技術,能夠根據車輛的行駛狀態和用戶駕駛習慣,智能調控兩個能量區的分配策略。主能量區可以根據用戶的駕駛習慣與場景,適配不同化學體系的電芯,滿足日常用車需求;增程能量區可采用高比能自生成負極技術,提供更大的電量,以滿足用戶的長途出行需求。
這一方案形成了三種產品,可以覆蓋用戶全價位全車型全場景:
一是,驍遙“鈉-鐵”雙核電池。以“鈉新電池+磷酸鐵鋰自生成負極電池”組成的驍遙“鈉-鐵”雙核電池,充分利用了鈉新電池的低溫性能,-40℃環境下能量保持率依舊大于90%,讓用戶可以在北方寒冬中暢行無阻。以軸距2.75米的車型為例,通過鈉鐵的性能融合,取長補短,整體電量可突破75度,綜合續航突破700公里。
二是,驍遙“鐵-鐵”雙核電池。“第二代神行超充電池+磷酸鐵鋰自生成負極電池”組成的驍遙“鐵-鐵”雙核電池,可令軸距接近3米的車型,續航由800公里躍升至1000公里,出行半徑覆蓋長三角黃金自駕圈,從上海到黃山,往返無需充電。同時,在緊急補能的需求下,主能量區還可以提供峰值12C的充電體驗,從5%補能至70%SOC僅需5分鐘。
三是,驍遙“三元鐵/雙三元”雙核電池。驍遙“三元鐵”雙核電池由“三元體系電池+磷酸鐵鋰自生成負極電池”組合而成,依托主能量區三元電池的優勢,可以提供超過1兆瓦的強勁動力,即使電量僅剩20%,仍可輸出超過600kW的功率,遠超1臺V12發動機的最大輸出功率。
三元電池+三元自生成負極電池”搭配的升級產品——驍遙“雙三元”元雙核電池,搭載在軸距3米的轎車上,配電量可突破180度電,純電續航里程輕松突破1500公里。
該技術源起寧德時代AB架構的電池產品,已經布局了350多篇技術專利,累計出貨40多萬套。
03
鈉新電池
寧德時代通過開發出自生成負極技術,顛覆傳統負極概念,使鈉離子電池能量密度提升約50%;開創無膨脹負極技術,開發的充放電接近零應變的電芯,讓系統結構更穩定可靠;針對循環壽命問題,開發高能SEI構建技術和低酸的電解液技術,解決充放電過程中SEI修復及酸腐蝕問題,實現高庫侖效率;針對安全挑戰,重構電解液體系,結合表面電場調控技術及隔膜斷層設計,實現高安全性能。
具體來看,鈉新電池包含兩類產品,分別是鈉新乘用車動力電池和鈉新24V重卡啟駐一體蓄電池,均可實現零下40℃至零上70℃的全溫域適配,重新定義了電池的極限溫域。其中,鈉新乘用車電池可在零下40℃的環境下,仍能保持90%的可用電量。在僅剩10%SOC(剩余電量)的極端狀態下,鈉新乘用車電池仍可做到零下40℃整車動力基本不衰減。
鈉新乘用車動力電池的能量密度達175Wh/kg,為當前全球鈉電最高,比肩磷酸鐵鋰電池;支持峰值5C的充電速率和500公里續航,實現超1萬個循環的壽命。在安全性上,鈉新電池從材料本征層面消除電池熱失控中的助燃因素,實現電池安全從"被動防御"到"本質安全"的突破。
寧德時代鈉新24V重卡啟駐一體蓄電池,使用壽命突破8年,全生命周期總成本較傳統鉛酸蓄電池降低61%。同時鈉新重卡蓄電池具有全電量深度放電、零下40℃一鍵啟動、久置一年可啟動的優勢,相比鉛酸蓄電池而言更高效、環保、經濟。
04
第二代神行超充電池
寧德時代第二代神行超充電池兼具800公里續航和峰值12C超充速度的磷酸鐵鋰電池,峰值充電功率達1.3兆瓦,可實現1秒2.5公里的無感補能。在零下10℃低溫環境下,第二代神行超充電池15分鐘可從5%補能至80%SOC,比當前行業最高充電水平提升了100%。
寧德時代第二代神行超充電池還提供全溫域、全SOC(剩余電量)區間的強勁動力。寧德時代方面介紹,在虧電狀態下,二代神行超充電池依然具備830kW的輸出功率;在零下10℃低溫虧電,仍可以滿足百公里加速的動力需求。
曾毓群在回顧這些技術時表示,鈉電體系的突破意義重大,此前鈉電池在能量密度、壽命、安全、循環等方面存在不足,鈉新電池的成熟加速了多核時代的到來。
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