极速充电 (XFC)是电动汽车产业跨越发展的关键赋能技术,已成为全球新能源产业竞争的焦点。巨湾技研通过电芯材料体系与电池系统的体系化研发,在电池充电效率的突破上取得阶段性成果。
2022年11月16日,由盖世汽车主办,上海虹桥国际中央商务区管委会、上海闵行区人民政府指导,上海南虹桥投资开发(集团)有限公司协办的2022第二届汽车动力电池论坛上,广州巨湾技研有限公司营销中心市场营销总监安继良强调:“在补能焦虑取代里程焦虑的当下,高功率快充必将成为一大趋势。”
安继良 | 广州巨湾技研有限公司营销中心市场营销总监
以下是演讲内容整理:
我计划从四方面进行分享:第一,新能源汽车行业的发展现状;第二,极速充电技术的发展趋势;第三,极速快充技术的解决方案;第四,XFC的超充建设生态的基本情况。
新能源汽车行业发展现状
过去三年里,中国新能源汽车的保有量、增长率和绝对值都保持增长态势,今年10月份,新能源汽车渗透率超过30%,再创新高,实际上已经提前超越国内的“十四五”规划。
大量行业研究数据显示,未来十年,新能源汽车在发展上会迎来更大变化:第一,2010-2020年之间,每年汽车的增购量都在千万级,一般过十年左右,会进入一个比较明显的换购期,国内汽车的生命周期大多在5-8年,现在我们了解到,新能源车的换购率可以达到30%。
第二,从市场和用户的角度出发,目前对新能源汽车有三点特别关注:
首先,安全焦虑,随着技术进步和法规的完善,安全问题会逐渐得到解决。
第二,里程焦虑,实际上,现在新能源汽车里程数在500-600km,基本上能满足用户需求,尤其现在部分车型的里程数已超过1000km。
第三,补能焦虑,比如每年到国庆节或者是其他长假的时候,高速公路排队四小时,充电一小时是电动车车主的普遍焦虑。
充电效率低是产生补能焦虑的关键原因:燃油车领域,加油枪有240万个,服务了3.1亿辆传统燃油车,车枪比是125:1;然而,电动车领域,而中国有360万个充电桩,只服务了1100万辆新能源汽车,车桩比是3:1,两个比值差了近50倍。
由于充电效率低,补能焦虑在接下来会代替里程焦虑,成为用户、市场、主机厂更为关注的一点。此外,在动力电池的国家补贴结束后,还会迎来用电补贴:如广州等地方政府已经推出“将用电补贴推广到基础设施建设中”的政策,以上是关于市场和用户的情况。
XFC极速充电技术发展趋势
什么是XFC极速充电呢?国内称之为大功率充电,是包含电池、整车、成体系化的充电设备在内的一套系统。
XFC在国际上有几个定义:1、0~80% 电量充电时间≤10分钟;2、新增≥55度电或≥322km续航;3、电池比能量≥200Wh/kg;4、平均充电倍率≈6C;5、充电桩设备的功率≥400kW(美国)/350kW(欧洲)。
国内的情况是,新国标正在修订;此前充电联盟相关的调研报告中定义“大功率充电”有以下三点:1、充电功率在350kW以上;2、充电10~15分钟(与传统燃油车的加油时间接近);3、以单枪方式给车载动力电池传导充电的技术。
XFC极速充电 (eXtreme Fast Charging)是电动汽车产业跨越发展的关键赋能技术,已成为全球新能源产业竞争的焦点。实际上,国和国之间的竞争主要是在科技、支柱性产业核心能力等方面的竞争。
美国能源部(DOE) 已识别确定XFC为实现电动汽车被广泛采用所必须克服的关键挑战,并设定了到2023年把电动汽车快充时间先缩短到15分钟以内的目标。欧洲充电网络IONITY正在积极布局350kw的充电网络,规划在2025年建成7000个充电桩,以推动XFC的发展。
以上是国际在极速充电领域的举措与发展方向。
再介绍下国内外车企快充研发情况:国外有特斯拉V3超级充电和保时捷Taycan,国内有小鹏G9和长城的沙龙机甲龙。
具体看数据,小鹏G9的车型搭载的是800V高压电池包,最大充电功率480kw,充电5分钟,里程可达200KM。机甲龙的车型搭载800V高压电池包,最大充电功率是480kw,充电10分钟,里程可达401KM。
2022年8月,巨湾XFC极速电池(6C倍率版本)搭载广汽埃安AION V Plus 70极速快充版正式发布:可实现8分钟充电0-80% 电量,5分钟充电30%-80% 电量,属于国际领先的快充水平。
这个技术要快速发展,就要克服三个关键点:第一,快充电池变革。实现200kW 级快充需 2C+电芯。400kW 级快充需 4C+电芯,并在电池包层面通过电芯模组串并联实现 800V 电压。
第二,高压架构变革。400kW级快充需要800V 高压架构。电驱动层面,相比400V电机,800V 电机的轴承防腐蚀和绝缘性能需要提升;此外,800V电控采用 SiC 功率半导体,提高耐压等级的同时带来器件损耗降低(50%+)、续航里程提升(约 5%)。
第三,充电设备升级。高功率桩的散热、轻量化要求提高,液冷电缆可进一步实现电缆小型化、轻柔化,充电枪可长期工作,温度<55℃。
以上三点中,其中,电池技术是最大瓶颈,目前,巨湾技研已经有两款3C和6C倍率的电池进入了量产,接下来分享下我们的XFC极速充电解决方案。
XFC极速充电解决方案
巨湾技研(广州巨湾技研有限公司)成立于2020 年9月,是广汽集团首家内部孵化的混合所有制高科技民营企业。
公司聚焦XFC(eXtreme Fast Charging)极速充电电池和新一代突破性储能器及其系统的研发、生产、销售和服务,致力于成为客户满意、员工信赖、社会赞誉的一流创新型企业,为人民的美好生活持续创造绿色环保的高科技产品、服务和价值。
公司自成立以来发展迅猛。巨湾团队已从成立时的10余人扩大到近500人,并迅速成长为广州市“独角兽”企业,其中,创始人团队的核心成员都有汽车行业的长期从业经历,属于“最懂汽车的电池人”,2019年10月,XFC极速电池样件功能测试完成;2021年8月,巨湾技研“XFC极速电池技术”正式发布,获得最快充电世界纪录认证;2021年9月,搭载巨湾技研XFC极速电池的广汽AION V PLUS车型正式全球量产发售。
2022年8月,巨湾技研携“巨湾XFC极速电池及其极速充电成套解决方案”亮相2022世界新能源汽车大会,巨湾XFC极速电池(6C倍率版本)搭载广汽埃安AION V Plus 70极速快充版正式发布;可实现0-80% 电量充电时间8分钟,30%-80% 电量充电时间5分钟。
这些成果背后,是巨湾技研对于电芯技术的持续深研。技术层面,巨湾技研通过电芯材料体系与电池系统的体系化研发,有效提升“充电效率”,打破电池充电效率低的难题。这部分的工作主要有以下两个层面:
第一,电芯材料体系全面综合寻优。这层面的工作又可以细分为以下3点:
1、提升迁移效率,应用高孔隙覆陶瓷隔膜和新型低粘度、高效率电解液,降低电解液离子迁移阻力,提高迁移速率。2、提高嵌入速率,在负极采用特有的软/硬碳包覆改性技术,提高嵌入速率。3、提高导电能力,自研新型导电剂,搭建高效的立体导电网络,提高电导率。
第二,电池系统创新设计。这部分主要有四个关键点:900V高电压Pack方案;高效的双层液冷系统;XFC最优充电策略;隔火隔热防护系统。
综合来看,巨湾技研的XFC极速电池有三大特点:极速快充;超长寿命;可靠安全。
图片来源:巨湾技研 安继良
XFC极速电池性能优势
接下来主要分享下巨湾技研做到用车全周期终身极速快充的原因。主要原因在于巨湾技研采用自研新型材料(高孔隙覆陶瓷隔膜、高效率电解液、负极包覆改性技术、新型导电剂、立体导电网络),配合高效的热管理系统(双液冷系统,采用高效的散热设计、芯严格控制在安全温度运行(15-45°C)),降低电池发热量,有效提高电池耐久性。
为什么能做到安全可靠?这是因为在电芯安全温控方面,巨湾技研也做的非常到位:1、严格控制充电过程,在0-85%电量区间内高倍率充电,有效抑制析锂和过充。2、采用热控制技术,高散热效率和隔热防护系统,确保热失控情况下的电池安全。
XFC超充生态建设
从动力电池市场来看,有的友商聚焦在高续航,有的聚焦在低成本量化,巨湾技研主要聚焦在极速快充,可以说是极速快充行业的开创者,技术上的引领者。巨湾技研希望可以解决行业痛点、让市场社会资源更高效化,而聚焦于极速快充领域能够赋能新能源汽车,让用户有比较好的充电体验。
最后分享一下XFC的超充生态建设,巨湾技研推出的XFC超充设备,采用冷却液系统,使用冷却液循环管道包裹住充电线,冷却液在管道中循环带走充电产生的热量,从而实现降温效果,具有1、散热量大,降温稳定、对环境依赖小;2、功率更大、枪线重量更轻更细;3、最高功率600kW,最大电流600A等优势。
2022年4月,巨湾技研同埃安、广州的其他企业共建“超充之都”,2022年7月,巨湾技研携手中国汽车动力电池产业创新联盟、中汽研牵头成立全国首个“电动汽车产业极速充电生态联盟”,有20多家的车企、30多家的充电桩运营企业加入其中。
以上就是巨湾技研关于XFC的成果、技术、生态布局。巨湾技研的董事长黄向东提出过一个口号:巨湾技研要成为XFC极速充电技术引领者,以巨湾之“芯”打造“国之长板”,中国要在新能源技术领域保持强有力的竞争力,确保不被国外卡脖子,就需要本土企业发力核心技术,为建立“国之长板”贡献力量。
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