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寧德時代的高能811電池為什么讓我國電動汽車廠商翹首以盼?

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2021年08月11日  

我國電動汽車廠商今朝翹首以盼的,是寧德時代的高能811電池。


電動汽車想要更高能量密度動力鋰離子電池,如同饕餮,怎么吃也吃不飽。我國電動汽車廠商今朝翹首以盼的,是寧德時代的高能811電池。


2019年三月,寶馬X1插電式混合動力里程升級版上市,采用了寧德時代811電芯。寶馬宣稱,這是全球第一個量產811電池。此外,廣汽AionS、幾何A兩款車也在近期差不多將量產交車。蔚來ES6、小鵬p7、合眾U、金康SF5等車型也將在2019年三四時度上市,同樣采用寧德時代811電池。


日前,在寶馬X1插電式混合動力試駕活動上,華晨寶馬高壓電池項目經理劉苗解析了寧德時代811電池的若干信息,另外,結合幾款車型的通告信息,我們也可以初步看到寧德時代811的一些參數。能量密度提升之后,車輛的續航實在大幅提升。


寧德時代811電池將帶來什么?怎么保證能量密度提升之后循環壽命、安全性等其他性能表現?


1續航提升立竿見影


811NCM電池,指的高鎳低鈷的三元動力鋰離子電池(正極材料用80%的鎳、10%的鈷和10%的錳),由于高鎳,高能量密度較高;由于低鈷,成本又更為可控。但是,高能量密度必然帶來電芯加工、系統管控的難度,沒有金剛鉆,誰也不敢攬這個瓷器活。


在比克、力神等圓柱公司率先將811電池量產之后,寧德時代一直到最近才開始量產811動力鋰離子電池。一旦用了811電池,車型的續航里程都得到了大幅提升。


第一款使用寧德時代811電池的應當是寶馬X1插混(下圖)。


憑借這一電芯,寶馬X1插混純電續航大幅提升。由于811電芯的高密度,在電池組重量僅比老版本新增2.5公斤情況下,電池組能量密度提升61%,電量上升63%,純電續航由此新增了83%,達到110公里,是目前量產插電式混合動力中最長的。


純電動汽車型采用811電池續航提升同樣分明。吉利幾何A和廣汽AionS都沖破了500公里續航,能夠排進國產純電動轎車前列,電池系統能量密度分別達到182Wh/kg和170Wh/kg,比業界均勻的140Wh/kg高30%和20%。


下半年將上市的蔚來ES6、小鵬p7、合眾U、金康SF5等,續航也都將領跑同級車型。


2811電芯能量密度有多高?


利用了寧德時代811電池之后,電動汽車動力系統能量密度大幅提升,幾何A達到182Wh/kg,AionS達到170Wh/kg。那么,811電池的電芯單體能量密度能到多少呢?


一般而言,業界對三元電池能量密度的預期是NCM523:160-200Wh/kg,NCM622:230Wh/kg,而NCM811則要到270Wh/kg以上。


但依據廣汽新能源的透露信息,AionS上使用的電芯能量密度是240Wh/kg。這指的是常規0.3C充放條件下的能量密度。


依據通告信息我們可以看到,AionS(下圖)所采用的電芯,在1C充放條件下,能量密度是235Wh/kg。(由于充放電速度不同,充放電深度不同,差異是正常顯現。)


以AionS所用電芯規格和能量密度作線索,我們從還看到,另外有幾個車型,也準備采用811電芯,但廠家并未廣而告之。


其一是帝豪GSe,其電池組能量密度,按照推薦目錄信息,是第一個達到180Wh/kg以上的,和幾何A的182.44Wh/kg一致,電量也為61.9度,續航里程將達到450公里。它所用的電池系統很可能和幾何A(下圖)一致。


另外一個是東風風神電動汽車,續航里程也將達到508公里的高續航。


而寶馬X1插混的電芯能量密度,在1C充放條件下,能量密度是213Wh/kg,相對純電動幾個車型更低一點。


從能量密度來看,寧德時代的811并沒有一下子將能量密度用到那么高,這對其他性能來說,當然是個好事。


3循環次數、安全性何解?


NCM811材料能量密度高,但是也會帶來其他問題。其中之一,是循環過程衰減快,倍率性能差,很大程度上限制了其大規模使用。


寧德時代是怎么處理的呢?華晨寶馬高壓電池項目經理劉苗解析,寧德時代一方面在其NCM811材料采用包覆技術,摻雜了其他一些材料,另一方面采取了新電解液配方,以戒備出現電解液和正極材料發生反應,提高倍率性能和循環性能。


此前,一般認為NCM811循環表現差,試驗中都不足1500次,但寶馬X1的電池在2500次之后,還能在80%以上。


另外,由于高鎳,雖然容量新增,但是熱穩定性繼續下降影響到電芯的安全性(下圖)。相對一般三元電池,811額定電壓也降低了。寧德時代811電池的額定電壓是3.61V,而此前寧德時代給乘用車的主力產品的電池額定電壓是3.65V。


在電芯機械設計方面,寧德時代811電芯采取了機械頂蓋防擠壓、防爆閥及時泄壓、鋁制外殼抗壓等,來應對電芯安全和熱失控的控制。此外,模組、系統層級也相應新增了防護設計。


寧德時代的811來了,領頭羊的示范效應將是巨大的。不過,811的加工、管控挑戰依然是非常大的。雖然多家車企都表示帶811電池的車型已經量產上市。但從2019年四月之前的出貨量來看,寶馬X1在2019年四月加工了494輛,廣汽AionS在2019年三月和四月共加工28輛,還仍未放量。


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