淺析寧德時代超級鐵鋰快充解決方案

CATL超級鐵鋰快充產(chǎn)品已經(jīng)批量應(yīng)用，積累了豐富的應(yīng)用經(jīng)驗。除此之外，CATL也開發(fā)了用于乘用車的基于三元體系的快充電池，該快充技術(shù)將首先用于電動出租車市場。

讓動力電池兼顧高能量密度與快充特性，是解除消費者里程焦慮的重要途徑，也是業(yè)界一直在努力探索的課題。寧德時代(下稱“CATL”)憑借超強研發(fā)實力，率先給出了極具創(chuàng)新的解決方案。

3月26日，電動汽車大功率充電試點專題研討會在寧德成功召開。來自于中國電力企業(yè)聯(lián)合會、中國汽車技術(shù)研究中心、中國充電聯(lián)盟等多家行業(yè)機構(gòu)，國內(nèi)外知名整車企業(yè)，充電設(shè)施及連接器生產(chǎn)企業(yè)的50余名專家代表共同參與了會議討論。

在會議現(xiàn)場，CATL向參會代表展示了采用“超級鐵鋰+高能量密度快充石墨”體系的EnerSpeedy超級鐵鋰電池的充電過程。該產(chǎn)品是60Ah的超級鐵鋰電池，可進行5C充電，演示過程用時7分12秒，就完成了20%至80%的充電，而20%到100%充電，僅耗時13分8秒。

CATL打破常規(guī)，突破了磷酸鐵鋰—石墨體系不能快速充電的技術(shù)瓶頸，在保持磷酸鐵鋰高能量密度、高安全性、長壽命等優(yōu)點基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了5C倍率快速充電。CATL EnerSpeedy超級鐵鋰電池的綜合性能得到了參會專家的高度認可。

能量密度方面，CATL超級鐵鋰電池系統(tǒng)能量密度也比較有優(yōu)勢，其中，5C速能型產(chǎn)品在70Wh/kg以上，3C高能型產(chǎn)品在115Wh/kg以上，而市場上常見的快充電池系統(tǒng)能量密度僅在40-60Wh/kg之間。能量密度高意味著配備相同重量的電池包，可以大大提高電動車續(xù)航里程，減少充電次數(shù)。

循環(huán)壽命方面，考慮到公交車應(yīng)用工況比較苛刻，平均每天滿充滿放次數(shù)約2次，粗算下來，滿足8年運營需求，電池循環(huán)需要5600次以上。CATL開發(fā)的超級鐵鋰電芯循環(huán)壽命可達10000循環(huán)，不僅能完全滿足電動車運營需求，電動車退役后還可用于儲能等梯次利用，給客戶帶來更多經(jīng)濟價值。

耐候性方面，為滿足北方冬天低溫充電和南方夏天高溫工況的要求，CATL專門開發(fā)了高效熱管理系統(tǒng)，確保電池處于合理的溫度區(qū)間。低溫時可快速為電芯加熱，溫度達到要求即可開啟快充模式；高溫時，系統(tǒng)會給電芯降溫，真正做到“全氣候”的快充。

正因如此，CATL的快充超級鐵鋰電池得到了本次參會代表的高度認可，多家整車企業(yè)表示將積極推動與CATL在大功率充電產(chǎn)品方面開展合作。

技術(shù)上，CATL到底如何實現(xiàn)這一套創(chuàng)新快充解決方案的突破？

眾所周知，普通化學體系的電池在快充時，負極會產(chǎn)生副產(chǎn)物，從而影響電芯的循環(huán)和穩(wěn)定性，只能采用可承受快充大電流的負極材料來做到快充。所以在很多人的認知中，“磷酸鐵鋰+石墨”體系似乎不太適合用于快充電池。

對此，CATL快充項目負責人王博士解釋，快充的重點在負極，而對于正極的選擇，無論是選三元還是選擇磷酸鐵鋰，都不會影響快充的性能發(fā)揮，還有它的可靠性。所以快充技術(shù)的核心，在于通過化學體系及設(shè)計優(yōu)化，加速鋰離子在正負極間移動的速度，減少或者阻斷負極副產(chǎn)物的產(chǎn)生。

“但說磷酸鐵鋰不適合做快充，又有一定的道理，因為傳統(tǒng)的磷酸鐵鋰導(dǎo)電性比較差，造成快充時發(fā)熱?！蓖醪┦垦a充道，所以針對以上兩個問題，CATL通過深入的技術(shù)研究，創(chuàng)新性地給出了解決方案。

在負極石墨表面，CATL采用了“快離子環(huán)”技術(shù)修飾，修飾后的石墨兼顧超級快充和高能量密度的特性，快充時負極不再出現(xiàn)副產(chǎn)物，所以大大提高鋰離子在石墨層的嵌入速度，從而實現(xiàn)優(yōu)異倍率性能、高能量密度及長循環(huán)壽命。

此外，CATL開發(fā)的快充產(chǎn)品搭載自主研發(fā)的熱管理系統(tǒng)，準確設(shè)定不同溫度和SOC下的“健康充電區(qū)間”，極大拓寬鋰電池的運營溫度，從而實現(xiàn)“全氣候”快充。

CATL超級鐵鋰快充產(chǎn)品已經(jīng)批量應(yīng)用，積累了豐富的應(yīng)用經(jīng)驗，目前已有2600余臺搭載CATL超級快充產(chǎn)品的電動大巴在市場上運行，運行狀態(tài)良好，得到了整車企業(yè)和公交用戶的好評。

除此之外，CATL也開發(fā)了用于乘用車的基于三元體系的快充電池，實現(xiàn)15分鐘內(nèi)SOC從5%充電到85%，能量密度190Wh/kg，循環(huán)壽命超過2500次，下一步在保證4C快充前提現(xiàn)，能量密度可繼續(xù)提升至210Wh/kg。該快充技術(shù)將首先用于電動出租車市場，實現(xiàn)350KM續(xù)航、30分鐘內(nèi)完成充電。目前多家乘用車企業(yè)正與CATL開展快充產(chǎn)品開發(fā)的合作。