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如何看待「充电十分钟,续航 400 公里」的锂电快充技术?(内加热)

弗雷刘 弗雷刘
2024-08-30

序 

快充技术是目前动力电池行业发展的重点方向,而这篇文章介绍了内置加热片-高效提高电芯温度以促进快充的技术路线,思路当然非常创新,在电芯设计上给出了新的思路,本文则是从电芯和系统两级进行了简单的分析。


总体来说,这个技术如何评价,要从电池(芯)单体本身(Cell)以及模组-系统(Module-Pack/System)两个层面来看问题。因为电芯如何是我们首先可以进行单独分析的,而这个技术要进行使用,最终必然要回到模组和系统层面再做进一步的研究,因为这样的理念必然会带来系统层级的设计变化(而且可能会有点大)

电芯层面

该技术在电芯内加置了加热金属片,这样肯定会带来优点与缺点:

优点:加热从电芯内部产生,比之前电动车的外置加热片的配置,加热效果会好很多(热利用效率高,可以准确直接在电芯的卷芯内部加热。如下图:传统的加热是在模组中电芯外面进行的,测温也常常在电芯外部,因此得到的是Tout,而实际上本作的电芯内加热作用的地方是电芯内部,得到的是Tin,这才是真正影响电芯工作的温度值。 考虑到电芯内部结构、传热速度等一系列的问题,Tin和Tout 可能差别很大。因此这样加热可以更好的把热、有限的宝贵能量 “用在刀刃上”,这也是这个技术的精华所在。


然后就说到这个快充技术了:其实业内很多企业都在开发快充型电池,其技术体系与单纯追求能量密度当然是有区别的,但是其实相通之处还是多:那就是电池的快充能力(允许的最大充电电流)是一个取决于若干因素的函数:

1. SOC: 低SOC允许充电电流大点,高SOC允许的要小些

2. 温度: 高温(只要不是特别高出了允许范围)允许充电电流大些,低温就小点

3. 电芯本身。就是电芯本身设计的材料体系、极片结构影响的本征性能了,肯定也决定了快充能力

因此本作就是充分挖掘电芯本身的高温能力+利用高效内加热技术把电芯的工作温度区间给“抬”上去,以解决(尤其是寒冷情况下的)和明显提升快充充电能力。

所以从创新性上看,当然本作是很厉害的了,可以说是电池技术的一个革新式的发明,思考问题的角度也很新颖,这种创新精神需要我们学习。

但是,也有电芯里多加了个加热金属片,必然带来能量密度的下降以及生产工艺上的新困难,成本肯定会增加


模组-系统层级

好了,说完电芯单体层级,再说模组-系统层级

在这方面,可能挑战就会有一些

传统的模组中为了应对寒冷条件,都会加入加热元件,从加热效果来看,肯定是不如本文的电芯内置技术的,但是有一个优点:就是这样工艺很简单,比起往电芯里面加加热元件肯定是要方便许多。要知道,低成本化肯定是目前电动汽车发展的一个重要方向,成本相关的因素不得不考虑。

更加复杂的成组、监测、控制问题:相比于传统的外置加热片和温度探头,基于这样电芯制备的模组系统会有工作量上的提升:多一个加热端需要额外的控制电路?需要占用更多的模组空间?会带来一系列的相应问题。因此在工程应用层面,这些问题如何解决,其带来的优点与缺点如何平衡,以最大化好处,肯定是需要科学家+工程师们的共同努力的,这就进入了一个技术实用化的新阶段。

总结:

作为电芯层面的技术,内置加热效果很好可以提高快充性能,本技术非常聪明具有创新性,新颖的电芯让人觉得非常具有吸引力;但是要实用,其也有一些挑战,这就要靠科学家们和工程师们共同努力了。

另外 

@圆的方块

 ,不好意思,我听到的情况是快充是很多企业正在努力发展的方向,因为这个与消费者的充电体验相关度很高。






后记 


感谢好友David讨论中给出的分析意见。


知乎链接:

https://www.zhihu.com/question/353431518/answer/887455497




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