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XFC極快充電池量產(chǎn) 巨灣技研競速“第三曲線”

2023/11/10
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“從動力電池的發(fā)展曲線來看,根據(jù)終端市場需求共經(jīng)歷了三條曲線,分別為能量密度曲線、磷酸鐵鋰的低成本曲線和超快充曲線?!?/p>

巨灣技研總裁裴鋒博士認為,隨著動力電池在前兩條曲線的維度已經(jīng)基本上完成了升級,目前市場需求已經(jīng)由‘續(xù)航為王’轉變?yōu)檠a能效率的比拼,超快充電池的規(guī)模化量產(chǎn)能力則是在第三條曲線取得競爭優(yōu)勢的重要指標。根據(jù)充電速度的差異,可以進一步把能做到10分鐘以內(nèi)充滿80%的稱為極快充電池。

作為國內(nèi)最早進入并且在XFC(eXtreme Fast Charing)極快充電技術領域深耕的企業(yè),近日,巨灣技研超快充動力電池專業(yè)工廠在廣州南沙總部基地建成投產(chǎn),全面建成后總產(chǎn)能為年產(chǎn)8GWh,目前已投入使用4GWh。

進入2023年以來,純電動汽車銷量增速放緩,目前最大的阻礙主要在于補能效率較低。在動力電池端,快充技術作為滿足終端市場需求、構建差異化競爭壁壘的的必然選擇。

巨灣技研憑借率先“卡位”快充電池賽道,搶占了第三曲線發(fā)展機會,并通過推動產(chǎn)品量產(chǎn)、客戶拓展、生態(tài)構建等多個維度的進展,為企業(yè)本身未來發(fā)展提供有力支撐的同時,促使我國快充電池產(chǎn)能的進一步釋放,向快充動力電池規(guī)模化量產(chǎn)時代“躍進”。

充電像加油一樣快

縱觀動力電池產(chǎn)業(yè)整體發(fā)展脈絡,能量密度、循環(huán)壽命、安全性、制造成本等都是業(yè)內(nèi)密切關注的技術競爭維度。如今,在電池能量密度和制造成本皆有所突破的背景下,安全與充電速度逐漸成為動力電池升級的核心及痛點。

基于此,快充成為電池企業(yè)加碼布局的技術場景。與其他頭部企業(yè)不同的是,相比于將快充作為后續(xù)發(fā)展的多場景戰(zhàn)略布局之一,巨灣技研自2014年成立伊始就開始積累超快充技術。

裴鋒博士表示,巨灣技研布局動力電池核心是兩個,充電足夠快和電池足夠輕、足夠小。其中,在足夠快方面,則要做到“在不改變用戶的習慣下,讓充電像加油一樣快。

巨灣技研于2021對外發(fā)布并開始量產(chǎn)極快充電池。相比于國際上對于XFC技術到2025年做到10分鐘的規(guī)劃,巨灣技研極快充電池在2022年就已經(jīng)做到7.5分鐘,在全球范圍內(nèi)領先了兩三年。

技術成熟度一直以來是動力電池量產(chǎn)的重要維度。巨灣技研極快充電池集成了材料、電化學、結構和控制等多領域技術成果,突破了電池性能的五大維度,為電池量產(chǎn)奠定了基礎。

在充電時間上,極快充電池實現(xiàn)了6C極速快充倍率,其核心產(chǎn)品搭載在廣汽埃安AION V PLUS車型以“充電5分鐘,續(xù)航207公里”的成績,創(chuàng)造了世界紀錄認證機構(WRCA)頒發(fā)的“最快電動汽車充電技術”的世界紀錄認證。

在投產(chǎn)儀式的活動現(xiàn)場,巨灣技研更是進行了超快充實時演示:在480kw充電功率下,巨灣極快充動力電池電量由32%達到83%,充電用時4分46秒。

能量密度上,極快充電池基于目前高續(xù)航的三元方案,電池能量密度不斷提升;

循環(huán)壽命上,極快充電池目前做到2000次,支持百萬公里續(xù)航;

成本上,極快充電池只比普通三元電池成本高5%-8%,換算下來對標燃油車只是相當于手動擋到自動擋一樣的差價。

安全性是業(yè)內(nèi)所關心的快充電池最核心的問題。極快充電池采用先進熱失控管理系統(tǒng)保障高安全,可以實現(xiàn)電池包熱失控后48小時內(nèi)不起火,遠遠超過國家要求的5分鐘內(nèi)不起火的基礎標準。

首家超快充電池工廠

隨著下游市場對快充的產(chǎn)能需求逐漸釋放,以及多家主流電池企業(yè)紛紛推出快充電池解決方案,規(guī)?;慨a(chǎn)成為快充電池企業(yè)搶抓市場機遇期的重要維度。這對電池企業(yè)的制造工藝、量產(chǎn)能力等方面提出了更嚴苛的要求。

裴鋒博士表示,巨灣技研超快充動力電池專業(yè)工廠是全球首家面向先進的超快(10-15分鐘)乃至極快(5-10分鐘,XFC)充電動力電池規(guī)?;a(chǎn)制造的專業(yè)工廠,具備領先的制造水平和技術能力,多項生產(chǎn)制造工藝技術屬行業(yè)首創(chuàng)。

該工廠的投產(chǎn),標志著巨灣技研具備了超快充電池技術研發(fā)與量產(chǎn)制造的雙重能力,進一步推動了動力電池高端優(yōu)質產(chǎn)能的釋放。

據(jù)悉,巨灣技研超快充動力電池專業(yè)工廠根據(jù)超快充電池產(chǎn)品的特色、開發(fā)要求制定了特殊工藝要求,再根據(jù)特殊的工藝參數(shù)開發(fā)設備,確保各工序的設備的高精度和可靠性。整個工廠具備“專、精、特、新、嚴”的五大特點,對超快充XFC動力電芯制造過程制定了一致性的高標準。

1.專用功能化電解液的注液與化成工藝,實現(xiàn)高倍率持續(xù)充電

提升電極/電解液界面浸潤度、降低離子傳輸?shù)幕罨軌荆闺娦究筛弑堵食掷m(xù)充電并保持超長循環(huán)壽命。

2.高精度原材料混合工藝/勻漿工藝,保障電極片優(yōu)異電化學、熱力學特性

多組分高精度上料系統(tǒng)保證精確的超充電極配方,結合原材料預混系統(tǒng)及高速勻漿系統(tǒng),令制備的電極片具有優(yōu)異的電化學、熱力學特性,保證電芯可高倍率持續(xù)充電并保持循環(huán)壽命與能量密度。

3.特制超寬極耳焊接,有效降低極速充電時的電阻及溫升

使用激光焊接替代傳統(tǒng)超聲波焊接工藝,焊接強度提升約20%,并實現(xiàn)快速、大量的電子傳輸,有效降低極速充電時的電阻及溫升,提升可靠性與安全性。

4.多層涂布/輥壓創(chuàng)新工藝,實現(xiàn)高能密、長壽命、低成本極快充電

在影響電芯快充性能的涂布、滾壓等重要工藝環(huán)節(jié),制造精度達到行業(yè)領先水平。多層涂覆技術結合優(yōu)化后的電極材料體系,能夠實現(xiàn)電芯在高能密、長壽命、低成本條件下的極快充電。

5.嚴格的濕度/潔凈度,確保超充電池產(chǎn)品的一致性及超高安全性

嚴苛的環(huán)境濕度及潔凈度控制,達到了超充電芯體系敏感型原材料穩(wěn)定性的要求,確保所制備極快充電電芯的產(chǎn)品質量。

超快充將成為標配

隨著新能源車市場以及動力電池市場雙雙駛入快車道,超快充動力電池專業(yè)工廠的投產(chǎn)將推動快充電池裝車進程加速。

基于目前的判斷,到2025年新能源汽車滲透率大概是16%,到2030年滲透率會達到68%。這也意味著超快充將會是新能源車的標配?!迸徜h博士在采訪中表示,并介紹了巨灣技研的下游市場拓展情況,涵蓋了純電、混動、重卡、MPV等多個領域。

作為廣汽集團內(nèi)部孵化的高科技企業(yè),巨灣技研的第一大核心客戶群就是廣汽客戶群,其中包含兩家家企業(yè)——埃安和合創(chuàng)。

據(jù)了解,埃安旗下埃安V Plus等車型搭載了巨灣技研超快充電池;合創(chuàng)V09超快充車已經(jīng)實現(xiàn)量產(chǎn),這款車0-80%充電時間大概是12分鐘。

除廣汽之外,巨灣技研的合作車企還包括創(chuàng)維,以及東風重卡、陜汽西部智聯(lián)等重卡車型。未來將會與更多車企陸續(xù)開展合作。

作為一個高度復雜的系統(tǒng)性工程,快充從三電、到充電樁、電網(wǎng)層面都需要全新調(diào)整。裴鋒博士表示,要實現(xiàn)XFC的極速充電生態(tài)需要解決幾個方面的問題,在實現(xiàn)電池端充電能力從1C上升到6C水平之外,還需要構建超充生態(tài),推動超快充設施建設。

在整車上,高壓架構需要發(fā)生變化,400kW級快充需要800V高壓架構,電壓等級需要逐步上升;在充電樁上,充電樁的一些系統(tǒng)也需要做出變化,比如液冷充電槍,功率變大之后其電流也會變大,普通的自然冷卻不能滿足其散熱要求,所以需要研發(fā)一些液冷系統(tǒng)。

為配套超快/極快充電池的應用,巨灣技研同步開發(fā)了XFC超充樁,使用液冷充電槍技術和智能液冷系統(tǒng),解決了充電槍大電流輸出時的發(fā)熱問題,使得充電電流最大可達600A,最高功率600kw。

在巨灣技研的示范帶動和電動汽車整車公司、傳統(tǒng)充電運營商、電網(wǎng)和石油行業(yè)的積極參與下,2023年全國超充站數(shù)量將有望超過3000座,2025年將建成10000座,其中僅廣州“超充之都”項目就將推動超過1000座超充樁的落地。

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