15分钟续航500+km,拆解全球最强磷酸铁锂快充电池

发布时间:2023-12-18  

尽管新能源汽车市占率已经超过三分之一,续航和补能焦虑依然在制约着产业发展,影响着用户的出行体验。


症结的源头在电池,乘用车电池两大技术路线中,磷酸铁锂电池安全性高,且成本低,但能量密度和快充能力差,三元锂电池恰好相反。


这导致两种电池技术在很长一段时间里存在明显的楚河汉界:三元锂电池主要搭载在高配车型上,保证续航和体验;磷酸铁锂电池搭载中低配车型,保证性价比。


为了将二者的优势合二为一,以磷酸铁锂电池为基座,业内做了不少尝试。比如比亚迪刀片电池通过改进电池工艺,以及车身底盘一体化CTB技术来提升续航,之后蜂巢能源的短刀电池进一步优化结构。目前业内数据最亮眼的是宁德时代最新发布的神行电池,15分钟400km续航,但这还没有达到磷酸铁锂电池的极限。


12月14日,极氪智能科技发布了自研的金砖电池,让磷酸铁锂电池的快充效率更进一步,充电15分钟就能跑500+km。

配合800V高压平台带来的快充体验,以及极充网络的“1515便利电”布局,极氪正在构建电动出行生态护城河。


15分钟续航500+km


用户的补能焦虑中,续航和快充首当其冲。在磷酸铁锂低成本的大前提下,金砖电池在这两方面取得了重大突破。


电池包由多个电芯组成,为了提升续航,一个常规的办法是提升电芯数量,但是电池包的体积受到车身底盘限制,要在狭小的空间里放下更多电芯,首先要解决的就是解决电池包空间利用率的问题。


来看看业内在电池包利用率上的统计数据:4680电池体积利用率为63%;普通磷酸铁锂电池体积利用率是66%;三元锂电池的天花板,体积利用率刚突破72%。而极氪金砖电池的最高体积利用率达到了变态的83.7%,是全球体积利用率最高的动力电池。


电芯装在电池物理结构件中,提升利用率的办法也很简单,就是对电池包结构件改造。极氪在电池底部使用一体化液冷托盘替代传统水管结构,减少结构件对电芯空间的挤压;采用电芯、上盖、底板的“紧凑三明治结构”,释放电芯仓纵向空间;在电芯之间采用航空级超薄热阻隔材料,充分提升体积利用率。相较传统设计,金砖电池的采样线路总长度也缩短了157 m,核心零部件数量减少35%,电池质量能量密度也提升10%以上。


按照极氪测算,电池底部使用一体化液冷托盘,“紧凑三明治结构”,超博材料3项对电池空间体积利用率的提升分别是8.5%,7.6%,6%。

逻辑上不存在太复杂的设想,但中间牵扯到电池散热,固定,新材料使用等一系列问题,操作起来难度很高,属于典型的知易行难问题。


金砖电池的另一大优势是高效补能。在10%~80%快充区间内,可实现充电15分钟续航增加500 km以上,是全球量产充电速度最快的磷酸铁锂电池。


为了实现这种效果,极氪在技术上实现了诸多创新,比如在电芯结构上,金砖电池的电极采用叠片多极耳结构设计,超快充工况下,热量分布更均匀,控温更高效;金砖电池还采用了双铆极柱导流设计,其过流能力相比单极柱方案提升100%;除了结构创新外,极氪还采用锂离子全程加速技术,通过提升锂离子释放、传输、接收的全程效率,实现高电压、大电流下稳定高效的充电性能。

快充需要800V高压平台作为底层技术支撑。在统一的800V架构和极充技术下,金砖电池最高充电功率可达500 kW,最大充电倍率达到4.5C;


而为了保证更高的补能效率,极氪提前完成了极充桩的技术布局。


极氪副总裁谢世滨介绍,极充已经进化了3代,功率分别是360kW,600kW,800kW,基本都是桩领先于车。


“我们的800V极充桩等800V的车等了2年。”


极氪副总裁林金文介绍,虽然今年上海车展期间800V才被业内频繁提起,但极氪2年前就已经打下了适配800V的极充V1桩。极充是国内首个全系具备800V平台高压超快充能力的充电网络。


极氪的判断是,未来可能会有5C、6C甚至7C的电池技术出现,但出于安全风险的考虑,充电电压这个数据不可能无限上升。800kW的桩完全能够支持为6C电池进行充电,3代极充桩是极氪在这方面的提前落位。


主机厂做电池PACK的多,但自研电芯的比较少,安聪慧也解释了极氪为什么要自研电池的原因。


“极氪认为做一家智能电动汽车企业,未来想要形成竞争力,电池是核心、最基础的要素,这也是极氪未来发展的护城河之一。”极氪CEO安聪慧认为,电池是电动车的基础,无论电池、电机还是电控,包括减速箱,电驱动系统和电池是电动车的基础,这是极氪对电池的认知和重要性定义。


极氪的想法是以电池技术为抓手,配合800V高压平台以及极充网络,给用户提供极致的智能出行体验,构建自己的护城河。


“1515便利电”计划


更高效的补能,需要电池的高充电倍率与超快充补能设施的双向进化。基于这个逻辑,极氪提出了“1515便利电”的充电补能策略,即15分钟找到站、15分钟充好电,让充电如同去便利店一样方便。未来三年内,“1515便利电”将覆盖90%以上的极氪车主,并将无限接近于100%。

极氪在城区内布局“1515便利电”极充网络;在城际和35家国内公共运营商合作,极氪充电地图中已累计接入超61万把优质第三方充电枪。2024年,极氪高速路充电枪的覆盖率将提升至95%以上。


极充网络是极氪试出来的结果,最开始规划补能策略时,极氪提供了3种路线:极充站、超充站和轻充站。但实际测试出来的结果显示,用户对极充的满意度最高,于是从2022年开始,极氪集中火力全面布局极充网络。


极氪介绍,经过多年探索,极充网络已经具备了3个非常明显的优势:全流程智能充电体系、智能功率共享技术、更合理的布局。


极氪将全流程智能充电体系融入车机系统。从开始找站到结束充电,电池预热、智能寻桩、智能降锁等充电全流程实现100%去手机化操作。


对应现实生活,冬天充电是一个比较典型的使用场景。智慧充电模式会在车机导航前往充电途中给电池预热,以此缩短充电时间。该功能将从OS 5.1开始陆续推送。


智能功率共享技术也是极充站的一大优势,它可根据每台在充车辆的受电情况,实时智能分配功率,最大化利用功率池,让极充站的每个桩都可以是超快充。做一个简单的假设,如果一个超充桩的4个桩同时在工作,1、2号桩快充满时,它们的功率会“补贴”给3、4号刚开始充电的桩。


此外,极氪还采用并柜整合输出方式,将站点周围变压器的零散余量接入多个功率柜,降低了大功率超快充站的选址限制;极充V3充电站还可根据场地条件,灵活搭配储能模块,用电量低时储存能量,高峰时释放储存电量,缓解电网压力。


这个逻辑有点像蔚来换电站的能源调控。很多人认为,蔚来的换电站就是补能更快,这只是其一,背后更大的点在于,蔚来以换电站为中台,智能调控电能的存储与释放。现在极氪把这个逻辑移植到了极充网络上。显然,这个成本更低,铺设效率也更快。


极充站还着重解决业内普遍存在的布局不合理问题。林金文认为,尽管目前国内充电枪数已经超过加油枪的枪数量,但用户的里程焦虑依然存在,其中一个非常重要的原因就是充电桩网络布局不合理。


极氪的办法是从基础车主热力图出发,通过大数据智能选址模型,经过精确的测算之后,提出了未来3年千站万桩的规划,和“1515便利电”结合,把补能网络织好。

截至11月30日,极氪累计建成401座极充站,覆盖全国100座城市,提供2261个极充桩,每个极充桩的充电功率都在360 kW以上。2024年,极氪极充站总数预计将达到1000站;到2026年,极充桩总数预计将达到10000根,实现“千站万桩”的创想。


不仅如此,目前极氪已和35家国内优质公共运营商合作,极氪充电地图中已累计接入超61万把优质第三方充电枪。

这里可以算一下单桩的用户服务数量,极氪拥有充电桩2261根,累计销量突破18万,单桩需要服务人数是79人;理想销量突破50万,超充桩只有145根,单桩需要服务人数3448。单桩人数可以理解为单个充电桩需要服务的用户数量。显然,这个数据越低,用户的充电体验越好。


安聪慧透露,极氪金砖电池发布仅仅2个小时,007的订单就增加了487台。可以预见的是,极氪围绕金砖电池构建的极致出行体验和高效补能网络正在对其销量展现出更强大的推动力。


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