楠木軒

解析埃安快充技術:倍速電池+快充樁,有沒有特斯拉強?

由 慕容亦凝 發佈於 綜合

大部分牴觸新能源或者不選擇新能源車型的消費者,是不是大致原因都因為你認為它不能給你帶來良好的用車體驗。而這種"良好的用車體驗"主要體現在充電問題,和續航里程焦慮。

如果能做到像燃油車加油一樣,分分鐘解決能源需求,那新能源車型的痛點就不存在了。充電幾分鐘,續航200km+,這事兒讓廣汽埃安幹成了。8月底的一場發佈會上,廣汽埃安發佈了倍速電池+A480充電樁,讓其充電5分鐘,能行駛207km。

從技術角度,怎麼實現這個快充的過程?我們今天來分析一下。

倍速電池:不是石墨烯電池

埃安發佈的這款電池技術,所謂倍速電池,梳理一下信息點:

1倍速電池,支持最快6倍的充電速率,880V高壓平台;

2用了高孔隙塗覆陶瓷隔膜+高功率電解液(石墨烯);

3實現遷移速率、嵌入速度、導電能力的提升。

我們先講一下電鋰池充電的原理。鋰電池的基本組成,有正極、隔膜、負極、集流體和電解液。最常見的圓柱電芯,內部是由同樣大的正極+隔膜+負極疊加起來的。而正極、隔膜和負極都被電解液所浸泡着,電解液是為了給鋰離子提供遷移的通道。

底層邏輯就是鋰離子從正極出發,經過隔膜、電解液到達負極,在脱出+遷移+嵌入這三個過程單位時間遷移和嵌入的鋰離子越多,充電速度就越快。而埃安倍速電池的底層邏輯,是把遷移和嵌入的過程效率提升。

根據埃安發佈會的信息,沒有提到鋰離子脱出速率有提高,這方面應該沒有什麼新技術投入,而鋰電池充電首先要做的事兒就是讓鋰離子從正極脱嵌。隨後,鋰離子進入電解液,這時候鋰離子需要遷移到負極並且嵌入,那麼這會兒的遷移速率+嵌入速度就成了關鍵。

提到遷移,就得聊隔膜,隔膜在整個電池包裏的存在比較"糾結"。隔膜吸收電解液後,隔離正、負極,以防止內部短路,但同時還要允許鋰離子的傳導。但,隔膜的存在會增加離子電阻,由於隔膜的孔隙率有限也就意味着電解液和電極之間接觸的面積有限。所以,微孔隙結構導致了離子電流會有平均更長的傳導路徑。改善隔膜厚度、提高孔隙率、平均更大的孔徑,都可以降低離子電阻從而提高電池充電效率。

雖然埃安沒有提及具體的相關數據,但目前市面商用化的鋰電池,普遍隔膜厚度在20-30微米之間,孔隙率在40-70%左右;埃安提到的"高孔隙"應該不是孔隙的直徑,而是更高的孔隙率,這裏應該會是70%(或接近)的水平。隔膜的塗覆層是一種陶瓷隔膜,為了避免熱失控下的內部短路。

目前看來,埃安提升遷移速率的辦法之一,是提高了隔膜孔隙的覆蓋率。另外,第二點是上文提到的"石墨烯"材料,在埃安的電池包內也有出現。這裏簡單説一下,石墨烯因為導電性好所以作為導電添加劑的形式出現,並不是"石墨烯電池"。

另外,由於離子的嵌入效率低,所以埃安在電池內部對負極也進行了處理。用軟碳、硬碳和石墨烯包覆。更重要的一個點是880V的高壓平台,讓埃安的倍速電池能實現最高480kW的充電功率;先不談技術,短期內買到的可能性不大,因為成本不低。這個高壓平台應該和保時捷800V的高壓平台技術相似,且應該還是均勝電子提供的。

整個電池技術的難點是880V高壓平台,因為快充功率要求比較大,所以會對電池系統的壽命、安全以及系統熱管理等方面有更高的要求。這方面,埃安並沒有披露太多細節。但總的來説,快充實現起來不容易,比如電池的比能量、電池的比功率,充電接口和電池熱管理,這些都要進行相應的調整。

而最大的難點,就是成本高;另外就是大電流對於電池的熱效應,可能會縮短使用壽命,但埃安給出的信息是可循環使用100萬km。

A480充電樁:比特斯拉V3還強?

埃安把電池的充電技術做出來了,但還得配套一個效率更高的充電樁,才能實現快速充電。發佈會亮相的第二款產品,就是A480超級充電樁。

充電樁信息梳理:

1最高充電功率480kW,最大功率1000V,電流600A;

2電樁採用液冷式充電系統,降低充電樁過熱故障。

這其中的液冷式充電系統,沒啥難點。充電樁液冷系統商業化已經快兩年了,特斯拉V3超級充電樁上就已經有液冷充電系統。最大功率1000V的標定,從2018年就已經被業界提起,近幾年都在800V的標定發展,高壓技術是未來的趨勢,能讓整車高壓線束更輕更細,充電樁線束也同理,功率也能提高。

液冷系統邏輯,是讓循環液在一個密閉通道中循環,進行散熱。製冷效果是通過壓縮機和膨脹閥進行氣轉換並且温度控制,再由冷凝器散發熱量。

液冷式充電系統的優勢主要就是減少整樁待機損耗和電費,降低運營成本。液冷模塊模塊和電器件與換熱分倉設計,不會與外界空氣直接換熱,避免了外界的粉塵、潮濕等不良的環境對功率和電器零部件造成腐蝕或者損耗等影響,尤其是環境較為惡略的條件下應用。其次,就是液冷模塊系統的塵密和換熱設計,有效保證了與其他電氣零部件的間隙,降低腐蝕和其他因素影響造成的電氣短路,降低故障率。

然後,把看點放在充電功率上。目前特斯拉V3超級充電樁,充電功率250kW,而埃安發佈的充電樁已經做到了480kW的充電功率。但邏輯應該是相似的,A480大功率充電樁同樣也有液冷電纜線,保證大功率的電流輸出不會過熱。

不一樣的是,特斯拉能夠在車輛導航去往V3充電樁的路上給電池包加熱,確保到達充電樁時有剛好的温度進行高效率充電,埃安目前沒有提及相關內容。

總結

電動汽車的發展,讓我們必須面臨高壓的"危險區域",讓今後的新能源車型可以輕鬆且短時間的完成充電過程。這對於動力電池+充電樁提出了嚴苛的要求,而且高壓平台以及充電樁會是以後電動車發展的趨勢。

目前來看,快充電池和快充電樁前景一片光明,但路也確實不好走。攻克技術難關之後,攻克成本問題然後再大面積的鋪開、普及,這需要的時間和研發成本將會很難估量,但這是一條必經之路。