车讯 2023年11月17日,理想汽车旗舰MPV车型MEGA正式开启预定,理想汽车做增程车起家,首次推出纯电车型就让我们看到了800V高压平台,5C快充,峰值功率超500千瓦,充电12分钟补充500公里续航,这夸张的数据在看到时多少有一些令人难以置信,不过事实摆在那里。
对于快充、电池技术我想各位肯定有诸多疑问,为此车采访了理想汽车动力电池高级总监柳志民博士,宁德时代国内乘用车事业部 CTO 高焕,我们来听一听两位业内资深人士的解答。
【以下为采访实录】:
Q1: 提高充电倍率在成本层面也会带来提升,从商业层面考虑,这条路径是否和能量密度一样会存在阈值?几C的快充倍率能在用户补能效率和车企成本之间达到一个平衡?
柳志民:我们从最开始定义产品指标的时候,就是从用户的价值角度出发,我们认为做到12分钟补能500公里基本能够解决用户的实际使用场景。整个快充的性能迭代,3C到4C,4C到5C从立项之初到开发过程都是不断优化的,包括整个电池化学体系的材料、界面、结构工艺等,我们希望追求一个整体的极致性能。但同时电池性能是一个综合的属性,我们希望它是六边形战士,既要满足超充、又要满足能量密度的需求,以及合理的成本。对于成本的合理化,我们是经过严密模型进行测算的,第一是通过把电压拉高以后应用碳化硅的技术可以降低电耗和电量。第二是每导入一项超充技术都可以实现成本的优化。我们认为4C到5C带来实际性能的提升价值远超成本上的付出,5C是我们保证能达到12分钟500公里的核心保障。
高焕:我相信大家在目前这个阶段都有里程焦虑,同时想得到长续航和快充,所以关键的是找到需求和成本的平衡点。如果将来我们的密度做得更高,体积重量做得更小更轻,充电速度做得更快,成本依然能控制在一个可接受的范围,我会觉得它是一个很好的商业化产品。如果说一个科技含量很高的产品,比如两三分钟可以完成补能,但成本会翻一倍,那我觉得就不具备商业化的条件,后续的开发过程中我们也会重点去关注这个问题。
Q2: 相对2C和3C电池来说,麒麟5C电池的成本大概高多少?未来的降本路径和时间节点是怎么样的?什么时候能做到20万的车型也应用麒麟5C超充电池?
高焕:首先是成本的问题:
第一是我们看一下整个电池成本架构,从总体来看跟电量是相关的,电量越大,分担的成本会变得更便宜。
第二是随着产品销量的提升,会有一定的规模效应,成本也会相对降低。同时从结构上来看麒麟架构是从原来底面的水冷变成双大面冷板结构,整个冷却面积变成了原来的5倍,材料成本也有增长。
第三是核心构成材质,化学体系到底是采用三元、中镍高镍还是采用的磷酸铁锂,包括石墨、硅,还有超充电解液,都会有相对应的成本。
理想麒麟5C电池采用最先进的麒麟架构双大面水冷,所以会带来一定成本的增加。从2C到5C,需要采用二代超充石墨,正级材料采用三元材料,在起步阶段因为超充还没有正式大规模量产,成本会高一点。还有实现超充的是高导电解液,这些都是我们全新开发的化学体系,所以目前来看成本肯定会比2C要高,但随着我们将来技术越来越成熟以及销量的提升,就像刚才看到了MEGA的发布会,这个车将来肯定是爆款,它卖的越来越多的时候,我们的整个化学体系是会降本的。后续麒麟架构上我们也会研发一些新的材料进行优化,做到更加的轻量化,进一步降低成本。
Q3:纯电车型频繁地使用5C超充,会不会影响电池寿命?质保方面跟其他的车型有什么区别?明年5C技术会下放到其他的纯电车型上吗?
柳志民:我们在立项之初就一直将电池寿命作为超充的核心性能指标:
- 第一,我们从设计上就对材料体系工艺做了大量针对寿命的优化,因为超充性能的实现,就是需要提升电池动力学以及降低电池的内阻,以此保证大功率的充电,这本身对电池寿命也是利好的。
- 第二,高温工作的状态对电池寿命是有不利影响的,但因为我们电芯低内阻和系统高散热能力设计,超充过程可以有效控制电池温度,相对于传统电池高温工作时间并没有增加,因此高温带来的寿命风险会进一步降低。
- 第三,我们和宁德时代一起系统性地对电芯、Pack以及整车做了大量严格的寿命测试,以目前的性能数据来看,按照100%超充或50%超充的使用频率,也是优于现在市面上普遍使用的2C电池寿命。
关于5C技术的车型下放,理想汽车的价值主张是即使迈入纯电赛道,我们也希望能解决用户长途里程焦虑问题,让家庭用户出行没有里程焦虑,所以无论是50万级的MEGA还是后续各个级别的纯电车型都会做到标配超充。对于不同车型,我们会随着规模化的提升,不断地寻找不同价位之间最优的解决方案,但是目标一定是全系纯电车型都会做超充。
Q4: 刀片电池和圆柱电池的构架为什么达不到麒麟5C的水冷架构的性能?
柳志民:5C超充核心技术第一是电池的化学体系具备这样的充电能力,第二电池能够低产热,第三就是电池系统要能够高散热,确保超充功率有足够的持续能力,最终实现充电12分钟500公里。我们选择这个方形电池本身从这几个属性角度来说都能够获得最优的方案。对于刀片电池我们可以看到较长的电芯有一米长,短电芯大概有半米长,实际上电池在整个极片流通是需要整个流通路径,这里面流通路径长,内阻就会大,所以这是限制的因素。当然刀片后续也可能有一些解决方案去能够达到,物理结构是我限制是最关键的。另外圆柱电池无论是21700还是18650,还是现在做的4680,实际上它的顶盖的过流面积也受限,目前我们看到圆柱电池方案基本上在2C到3C左右,峰值做到2.8C。刀片和圆柱这两个电池形态做超充,一定会在成本包括其他性能上遇到很大的挑战。
Q5:对于所有的5C超充电池来说,大部分使用的都是自己的充电桩,在面对现有市场大部分第三方充电桩时,5C电池的适配性能怎样?现在的5C电池标准,在国网的充电桩上能够维持百功率SOC达到多少?
柳志民:
第一,我们的超充一定是对全国各个厂家和品牌充电桩都做过测试,都可以充电。
第二,现在国网120KW的充电桩都可以跑到95%的电量,我们现在是在80%电量、300KW功率,到95%还有120KW,这也是我们很重要的性能体验。
同时,120KW功率不只是常温以上的性能标准,其实我们在一定低温范围内也具备120KW充电能力。低温包含两种,一个是环境温度,一个是电池整体温度;我们一般情况下会让电池温度不断去贴近于插电那一刻让它处于最适宜的温度下。
Q6:为什么其他车不能实现这么长的高功率维持,到70%-80%就往下掉?