turbo锂电池 美企磷酸铁锂电池技术实现突破:能量密度与三元锂电池相近

小编 2024-10-06 聚合物锂电池 23 0

美企磷酸铁锂电池技术实现突破:能量密度与三元锂电池相近

一直以来,美国本土被认为不具备磷酸铁锂电池技术——这种相对于三元锂电池成本更低的电池材料技术,而这也是为何福特汽车要突破重重阻碍,与宁德时代进行技术许可合作的原因。

近日,来自美国电池公司ONE的最新消息显示,其已经开发出了重量能量密度与三元锂电池相接近的磷酸铁锂电池。不过,ONE的磷酸铁锂电池要到2024年底才会投产。

one公司开发的磷酸铁锂电池

该款电池产品的名字叫白羊座II,电池包所带电量为71.5千瓦时,其电芯的重量能量密度达到了162 Wh/kg,转化为电池包水平的重量能量密度为160.7Wh/kg。

能量密度是衡量电池性能的重要标志,是电池平均单位体积或质量所释放出的电能。

由于新能源汽车的续航主要取决于可用电量和整车能耗(续航能力=可用电量/能耗),在相同能耗不变,电池包体积和重量不变都受到严格限制的情况下,新能源汽车的单次最大行驶里程主要取决于电池的能量密度。

one公司的员工和其开发的电池包

那么,ONE的这款电池包的能量密度在全球范围内处于什么地位呢?

据《电池设计》(BatteryDesign)制作的一份全球能量密度最高和最低的电池包列表显示,领先者来自中国的蔚来汽车。蔚来即将装车ET7的电池包电量为150千瓦时,重量为575公斤(1268磅),电池包重量能量密度为260.9 Wh/kg。而来自蔚来汽车的用户手册显示,该款电池采用的是高镍三元正极,半固态电解质。

蔚来汽车最新用户手册

其次是宁德时代的麒麟电池,采用高镍三元正极材料的电池包的重量能量密度最高为255Wh/kg。

特斯拉Model 3和Model Y上82千瓦时电池包的重量能量密度为171 Wh/kg,使用的是由日本松下供应的三元圆柱形锂离子电池。保时捷Taycan2019款Turbo S衍生版拥有93.4千瓦时的电池包,重630公斤(1389磅),使用的是韩国LG新能源提供三元锂软包电池,电池包重量能量密度为148.3 Wh/kg。

Taycan Turbo的电池性能

再对于比亚迪的刀片电池,刀片电池也是采用磷酸铁锂材料体系。比亚迪汉Han EV,电池包电量为 85.4度,重量为592公斤(1305磅)。在电池包水平上,重量能量密度为144.2 Wh/kg。

比亚迪的海豚有两种电池包可供选择。其中最大带电量为44.9度,其质量(308.6 kg,或680 lb),重量能量密度为145.5Wh/kg。海豹的电池包重量能量密度更高。它的CTB结构使电池组重558公斤(1,230.2磅),电量为82.56千瓦时,其重量能量密度为148 Wh/kg。

可以看到,跟比亚迪的磷酸铁锂刀片电池相比,ONE的电池产品甚至更具优势。ONE公司也表示,跟三元锂电池相比,白羊座II电池成本也便宜25%,并且比三元电池续航时间更长。

不过,ONE生产的电池包要到2024年底才会投产。目前也没有消息表明该款电池将搭载于哪家汽车公司的车型。唯一告知将使用ONE产品的公司是美国造车新势力Bollinger公司,但该公司将使用白羊座电池产品,而不是白羊座II。

据介绍,白羊座电池适用于3级至6级卡车,电池循环次数为3000次,而白羊座II适用于乘用车和轻型卡车,但其耐用性缩短了33.3%,循环次数为2000次。

不过,ONE相对于竞争对手的优势在于本地化生产。这将使任何使用其产品并符合《通货膨胀削减法案》(IRA)规定的汽车都有资格获得全额税收抵免。此外,它也是一家美国自己的电池公司。

据了解,ONE将在密歇根州的范布伦镇生产这些磷酸铁锂电池,那里靠近福特、通用汽车和斯特兰提斯公司的汽车工厂。

ONE这家公司看似默默无名,实则大有来头。2020年7月,美国已经破产的A123电池公司的前工程师伊贾兹创立成立了这家叫 “Our Next Energy”的能源公司。One的315名员工中,近六分之一是A123原来的员工,包括首席运营官。

伊贾兹的目标,是运营一家专注于磷酸铁锂电池的公司,进而解决制约在美国本土大规模使用电动汽车的三大障碍难题:里程焦虑,电池安全问题,没有能与宁德时代、LG和松下竞争的电池巨头。

目前,one公司已从包括比尔·盖茨的突破能源风险投资有限责任公司、宝马风险投资公司和富兰克林·邓普顿在内的投资者那里筹集了3.55亿美元,公司估值为12亿美元。去年秋天,密歇根州政府授予one公司至少2.2亿美元的现金和税收减免,用于建设一个耗资16亿美元的电池制造工厂,工厂位于底特律郊区,计划在2024年投产。

2023年,电车最强“三大件” 是个啥水平?

Hello大家好!

作为智己旗下的第三款车型,LS6堪称把硬件参数拉满了,在20-30万级的纯电SUV里,又卷出了新高度。

今天辰哥就带我们一起体验一下这款车的内外设计和空间舒适性等。另外,关于这款车三电技术的部分,我们也做了详细解读。请大家先看视频的静态体验,再看文字的技术解读吧:

辰哥开箱

视频加载中...

三电技术解读

“三大件”是人们在油车时代离不开的话题,一款汽车的“三大件”好坏,经常会决定它的销量。

而到了电车时代,虽然“三大件”的内核开始被三电系统取代,但它依旧是不少人买车的参考标准。

在小鹏G6率先拉开了电车“三大件”的军备竞赛后,智己LS6也不甘示弱,发布了一套惊为天人的三电系统,它的“三大件”究竟怎么样?

电池:4C超充,“不起火”

时间进入2023年下半年,在这个超充成为主流的时代,如果你的车不支持个4C超充,别人聊天你都插不进话。在这里,4指的是1/4小时,C指的是倍率,也就是说15分钟就能把一块电池充满。

智己LS6直接上车了一套宁德时代4C三元锂电池,只要5分钟就能充满200公里

预计电容容量最大100kWh,续航里程超700km

另外,说到三元锂,很多人都会担心它的安全问题,而智己LS6也没有谦虚,直接表示这套动力电池“无热蔓延”、“不起火”。

怎么做到的?

看到这里,你肯定会好奇,智己LS6自卖自夸得如此厉害,到底是不是有真本事?

本事是确实有的。比如4C超充这件事,靠的就是全域800V架构。

关于800V,我们之前已经介绍过很多次了《让充电和加油一样快,800V新车值得等吗?》,这次就不再赘述。简单来说,就是在电流恒定的情况下,电压越高,充电功率就越高,充电速度自然也就越快

而对于电池安全,智己LS6则是在电芯材料和电池包结构上下手解决。

首先是电芯材料,智己LS6并没有选择主流的NCM811,而是选择了更稳妥的NCM622

在这里,简单给大家解释下NCM和后面的数字是什么意思。NCM依次代表了三元锂电池正极材料中的三种元素镍、钴、锰,而后面的数字则代表具体的比例

比如NCM811,指的就是镍、钴、锰比例分别为80%、10%、10%。其中镍越多,电池容量就越大;钴越多,电池寿命就越长;锰越多,电池安全性就越好

NCM811之所以是主流,是因为能量密度能做到很高,但缺点就是牺牲了一定的寿命和安全。所以智己LS6选择NCM622,就是为了保证电池的寿命和安全

说完了电芯材料,再看看电池结构。智己LS6在每个电芯的正上方增加了一套喷淋系统,顾名思义,就是在检测到电芯温度过高时,用喷淋的方式给电池降温

另外,智己LS6也优化了电池包内的防火墙设计,而新的防火墙据说可以承受1000℃的高温至少10分钟 ,即使真的出现热失控了,也能锁定失控范围。

电机:性能超强

智己LS6的电机性能可以说是代表了当下的头部水平,首先是参数惊人,双电机版本的综合最大功率达到了579kW,零百加速最快只要3.48秒

其次是转速极高,LS6的电机最高转速可达21000转 ,比特斯拉还高。而LS6的极速也由此来到了252km/h。

目前国内比它更快的,只有800V“祖师爷”保时捷Taycan Turbo S、“力大砖飞”的路特斯ELETRE,以及三电机的特斯拉Model S Plaid。

怎么做到的?

电机性能强不强,主要取决于两点,其一是散热,其二是结构。

先来说散热。智己LS6的电机采用了当下主流的8层扁线发卡绕组工艺 ,这种工艺我们在之前的图文中有过介绍《究竟是什么,决定了电机的“好坏”?》,简单来说就是提升了电机定子的槽满率,由此降低发热量。

此外,智己LS6也为电机加入了油冷系统,并且值得注意的是,此次的油冷是深入到定子与转子结构内部的 ,这种技术更加复杂,但对散热的提升也更立竿见影。

然后是结构。我们知道发动机缸体有铸铁和全铝之分,电机也是一样,而智己LS6的电驱系统就用上了镁合金外壳 ,其优点是强度更高、质量更低,另外散热能力也有一定提升。

此外,高转特性也会给电机转子带来不小压力,在这里智己LS6就选择了陶瓷轴承球 ,对比传统的钢制转子轴承球,不仅重量轻了60%,也帮助转速提升了20%。

顺带一提,电机性能强,还有全域800V架构的一份功劳,原因和之前对电池的一样;此外,全域800V架构中的碳化硅功率半导体也会对提升电机转速起到帮助,这点我们下面聊。

电控:电耗更低,响应更快

说到电控系统,就要说智己LS6所谓的“双碳化硅平台”了,按照智己的描述,似乎LS6的三电系统所有的优势,都是基于它而来的。

这样理解其实也没问题,因为碳化硅功率半导体的优点确实不小,不过所谓“双碳化硅平台”其实只是一个传播层面的概念,本质上还是全域800V架构 。如果要细究的话,智己LS6“双碳化硅平台”的意思,就是其前后两个电驱系统,都使用了SiC碳化硅功率半导体。

怎么做到的?

之前我们在有关文章中介绍过,全域800V架构最大的一个特征,就是它使用了SiC碳化硅功率半导体 ,来取代原本400V架构中使用的Si硅基功率半导体。

半导体是一个非常庞大的话题,三言两语根本说不清,所以我们只需要知道,碳化硅材料拥有导电率高、导热率高、耐高温、耐高压、高频、大功率等一众优点,是全域800V架构不可或缺的一部分

有了SiC碳化硅功率半导体的帮助,电控系统不再需要承载大电流,不仅散热压力小了很多,整体结构也可以大幅精简。

另外,高导电和高频的特点也可以提升电机转速,这又给了高转速电机上车的机会 ,因为电机使用的是三相交流电,而电池输出的却是直流电。

从直流电到三相交流电的转化,就是靠由半导体元器件实现的。这就像“快马加鞭”一样,碳化硅这根鞭子抽得更快了,电机这匹马自然也就跑得更快了。

总结

总的来看,智己LS6三电系统的硬件水平是极高的,说它是2023年电车最强“三大件”也并不过分 。对此大家不妨猜猜,在如此“三大件”的加持下,智己LS6究竟会卖多少钱?

给大家一些参考

另外,智己LS6还将原本只属于保时捷、路特斯等顶级电车的性能体验下放到了更亲民的级别,在夺回被特斯拉抢占的市场份额的同时,加速了“技术平权”的实现。在接下来的内容中,我们就将针对这一点进行解读。

当然,账面上的优势终究代表不了全部。智己LS6的具体实力如何,当然还是要等新车上市后的试驾体验,我们也会持续关注,大家可以继续期待一波。

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