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【神行超充电池】明年上市,会冲击气凝胶隔热垫市场吗?

 信息来源:宁德时代、电池制造时代、复材应用技术
8月16日,宁德时代发布全球首款采用磷酸铁锂材料并可实现大规模量产的4C超充电池——神行超充电池,实现了“充电10分钟,续航400公里”的超快充速度,并达到700公里以上的续航里程,极大缓解用户补能焦虑,全面开启新能源车的超充时代。在率先实现4C超充的同时,神行超充电池还通过结构创新、智能算法等方式,兼具长续航、全温域闪电快充和高安全等性能。
  • 续航700公里以上:宁德时代在CTP3.0的基础上,开创性地提出一体成组技术,实现了高集成性、高成组效率,使得神行超充电池突破磷酸铁锂性能上限,轻松实现700公里以上长续航。
  • 低温快充如常温:常温状态下,神行超充电池10分钟可充至80%SOC。同时,宁德时代在系统平台上采用电芯温控技术,低温环境下可以快速加热到最佳工作温度区间,即使在-10℃低温环境下也可实现30分钟充至80%,而且在低温亏电状态下零百加速不衰减。
  • 安全保障放首位:神行超充电池使用了改良的电解液,并配备了高安全涂层隔膜,为电池安全上了“双保险”。此外,宁德时代通过智能算法对全局温场进行管控,打造故障实时检测系统,克服快速补能带来的诸多安全挑战,使神行超充电池具备极致的安全水平。

据宁德时代国内乘用车事业部CTO高焕介绍,神行即将在今年底实现量产,搭载神行超充电池的电动车也将在明年一季度上市。

什么样的动力电池需要气凝胶隔热垫提高其安全性?

在动力电池领域,三元材料磷酸铁锂是当前两种主流应用的正极材料。因两种材料本身物理及化学结构的差异带来了材料性能差异,进而决定了三元电池和磷酸铁锂电池的性能差异和不同的应用领域。

磷酸铁锂与三元材料晶体结构示意图磷酸铁锂与三元材料性能对比

磷酸铁锂和三元材料各有所长,分别适配不同应用场景。

磷酸铁锂的核心优势是低成本、高安全和长寿命,最初主要应用于对能量密度要求不高,而对安全和寿命要求较高的场景,如商用车和储能领域。近年来随着电池成组技术提升,磷酸铁锂能量密度较低的缺陷有所改善,叠加安全与成本优势,其在乘用车领域的应用比例逐年提高

三元材料的核心优势是高比能,主要适配空间有限、需要高能量密度、高客户体验感的场景,如乘用车领域。三元材料根据镍含量的不同又分为低镍三元(NCM333)、中镍三元(NCM523和NCM622)和高镍三元(NCM811、NCA)三个细分品类。随着镍含量的提升,三元材料的能量密度显著提升。高镍三元主要应用于长续航的高端新能源乘用车,如 Model 3长续航版、蔚来ES6、小鹏P7等,中镍三元电池主要应用于中低端新能源乘用车。

相比之下,三元材料更容易出现热失控热失控是动力电池安全事故的主要原因,碰撞、针刺、过充过放等都会引起锂电池热失控。国家自2021年开始从系统层面考核锂电池安全性,《电动汽车用动力蓄电池安全性要求》将锂电池系统安全作为考核重点,并新增系统热扩散测试,要求电池单体发生热失控后,电池系统在5分钟内不起火不爆炸。锂电池企业通常从两种思路解决锂电池热失控问题:

(1)通过优化电池制造过程控制遏制热失控诱因的发生;

(2)在电芯热失控已经发生的情况下,通过系统层面的手段将热失控遏制在模组、Pack层面或延缓蔓延时间。

其中第一条思路较为考验电池企业的综合制造能力,目前大多数电池企业的安全制造能力不过关,第二条解决思路主要依赖隔热材料的选择,对电池企业的制造门槛要求相对较低,因此第二条思路成为大多数车企和电池厂解决热失控的主要选择。

锂电池系统对隔热材料的要求是隔热性能优异的同时需要具备优异的阻燃性能,常规隔热材料聚氨酯由于在环境温度超过140摄氏度后容易燃烧,因此不适合作为锂电池的阻燃材料。此外,出于对体积能量密度的追求,锂电池厂在Pack设计时给电芯之间隔热层预留的空间并不大,气凝胶兼具阻燃性能好及用量少的特点,成为锂电池电芯隔热材料的最佳选择。由于气凝胶目前与普通隔热材料相比价格相对较贵,因此目前气凝胶主要用于更易发生热失控的高镍三元锂电池

气凝胶在汽车电池的应用举例

神行超充电池上市后,动力电池用气凝胶隔热垫会失去市场吗?

对于宁德时代来说,CTP3.0麒麟电池于2023年一季度量产,产品还有一定的生命周期。对于其他电池制造商,在未出现革新技术前,利用气凝胶隔热材料提升动力电池安全性能仍是最佳选择。未来,为提升电池包能量密度,普通三元及磷酸铁锂电池有望使用更薄的气凝胶隔热垫以提升电池包的成组效率。快充时代已经来临,在此背景下,气凝胶生产企业应坚持创新,通过降低成本、提升产品品质、提前布局来增强竞争力。

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