首页/文章/ 详情

磷酸铁锂做高端纯电:仰望向左,极氪往右

1月前浏览1409

声明:

本文为笔者业余时间所著,信息来自公开渠道,不代表任何组织、机构观点。


磷酸铁锂电池技术在过去几年飞速发展,在中国乘用车的市场渗透率已逾六成,这背后当然有技术本身的进步以及成本上的优势这两大因素,已经从一开始大家认为的最多做做低端车上攻到了中端B级纯电车市场。

而从去年开始,自从宁德时代推出了神行电池,磷酸铁锂快充这一方向也得到更多的重视,解决磷酸铁锂电池传统/刻板印象中的诸多“痛点”的工作、进一步提高磷酸铁锂电池的性能以匹配更高的产品定位/需求已经成为了市场上的一大新共识。更高的能量(密度)、更快的充电倍率、更好的功率性能已经是许多新型磷酸铁锂电池/装载相应电池的乘用车的特色,很多家企业已经都在这个方向有所发力,目前市场上知道的就已经有了宁德(神行)、蜂巢(龙麟甲)、吉利(金砖)等企业的产品,而更上游的材料企业如裕能、锂源等也在积极推出高倍率型磷酸铁锂材料,来匹配和支持相关产品的开发。

最近笔者关注到了仰望(U7,U9)和极氪(001,007)两家企业推出的新的使用磷酸铁锂电池产品,他们都体现了高产品性能和高定位,但是如果仔细一下会发现这两家的汽车和相应的磷酸铁锂电池的主要参数,你会发现它们的设计理念非常不同,笔者感觉很有意思,因此在这里做一下简单的分享。


仰望向左:磷酸铁锂大力出奇迹?  

当时看到工信部目录上的仰望U7和U9的信息的时候,说实话着实吓了一跳,因为U7和U9的数据是酱紫的:

U7纯电车型,车身尺寸5265/1998/1517mm,轴距3160mm,D级车,车重3095kg,电池903kg,能量135.5kWh,系统能量密度150Wh/kg,不过电池快充的性能基本搜不到(有信息的朋友也请指点)。电池应该是磷酸铁锂。

U9纯电车型,车身尺寸4966/2029/1295(1338)mm,轴距2900m,跑车,车重2475kg,电池633kg,能量80kWh,系统能量密度126Wh/kg,发布时提到了支持共500kW的双枪快充,不过实际上的平均充电功率/对应C倍率是多少还有待观察。电池应该也是磷酸铁锂。  

总评一下:比亚迪/仰望真的是要把大力出奇迹的方法在磷酸铁锂路线上一路走下去了,连最高端车的定位也要不断堆最大量的磷酸铁锂电池,而不是上理应更合适的三元。  

因为毕竟业内对于电动汽车电池发展的方向总体来说还是有一个基本共识的:磷酸铁锂做低到中(或者中高也行)端市场,但是最高端的需求毕竟一般还是高镍三元的地盘:三元电池的能量密度和功率、低温方面的优势还是明显的。对于C/D级以及高端跑车这样的产品,保证高的系统质量比/体积比能量密度、集成效率以及性能上的高输出基本是共识性的方向。所以比如蔚来才会搞150kWh固态电池(电池包也就是500多kg),所以很多高端车型的问世带动了8/9系高镍材料的放量。  

而仰望这次真的就是有点……不按常理出牌了。U7车重3吨,其中电池接近1吨重,这数据真的是现在很少看到:135kWh电的电池包,说实话现在市场上连三元都很少有人去做这个电量了,大家对于大电量的执念和焦虑早已不是当年那么夸张(多考虑考虑快充和能耗!),而且现在更多地还有低成本这个考虑(为啥非要要装这么多电,贵了大家更不愿意买)。而仰望这个做法就比较有意思了,你说他省料吧,他可是用了近一吨电池干到135kWh;你要说他堆料吧,他用的的确是相对更省成本的磷酸铁锂而不是更贵的三元。  

然后再看看U9,这个更有意思,如果大家单纯看看这些数据:车重2475kg,电池633kg,能量80kWh,系统能量密度126Wh/kg(为了功率性能,系统能量密度进一步降低了),好像还好啊。但是同志们你们不要忘了,这是一跑车,跑车啊!在网上一搜就知道,什么一吨多重甚至更轻的车重才是这里一般的玩法,这车重2.4吨,笔者和身边的德国同事说这事的时候他眼睛都瞪圆了!  

所以这次在高端车上用这么大量的磷酸铁锂电池的玩法,比亚迪/仰望也算是开先河了。考虑到高端车和运动性能方面的要求,个人觉得这样有可能在底盘重心低方面会有些优势,不过考虑到这样的车本身是既有极限性能追求又对于相对的车型来说有些超重,那在运动操控、刹车调校、底盘优化方面是不是也有很多工作要做,有很多性能指标要专业评估呢,以及这么重的车,能耗如何?当然这块就更多是整车工程师,不是笔者这样电池工程师的能力圈内的工作了,持续关注吧。  

有的人说,U7/U9这样的把电池堆重不太考虑减重的设计方向如果最终整车表现的各方面性能都不错,那就算是开了全新的(设计)方向,所以我们也看看这车实际表现如何再说呗,让实际结果说话。  



极氪往右:神行VS金砖,更平衡的综合性能要卷过三元?  

昨天极氪刚刚做了001新款发布会,感觉还是很有意思的:极氪的磷酸铁锂战略与仰望完全不同,001这里依靠宁德的合作(神行),在性能指标上能量和快充齐头并进,有些指标甚至快卷过了三元电池(你这刚刚公布的麒麟的快充性能是不是有点打折了?)。

 

 

   

大家可以看看,神行是95度电,不比麒麟的100少多少,然后从最大充电倍率/和快充指标上,居然好像神行还要强一点(11.5min VS 15min麒麟,有点意外)。从能量密度计算上,神行是131Wh/kg——看来也是为了功率快充性能,在能量密度有一定的妥协。当然妥协之后带来的快充性能性能以及功率性能(铁锂版本的零百加速基本不比三元差多少)的效果也是很好的。

另外笔者还可以猜测一下,这个95kWh的磷酸铁锂包估计体积也小不了,当然考虑到001都有适配过140kWh麒麟的光荣传统,为电池预留的体积这方面应该是不用太为极氪担心。

所以总结一下:这块神行的能量和快充性能居然和三元的麒麟水平接近了,当然在能量密度/重量的指标上总会要妥协一些,但是总体来说还不算太离谱,还在我们一般理解的范围之内(尤其是与那个近一吨的135kWh相比)。当然这块电池的快充性能略令笔者惊讶,真实表现水平怎么样也还有待更详细的观察。以及推测一下:这样接下来磷酸铁锂快充——做更高端车的这条赛道应该会更加拥挤,后面还会有一大堆竞争(者)将会来到,拭目以待呗(就光看这几家都号称是各种带定语的神行电池首发就能看出来,什么低温版,长寿版BLABLA),比如但不限于下面这位。

另外还没完,再看一眼007,还有些有意思的事情。

007是一款麒麟的三元,一款自研金砖的磷酸铁锂,如下图所示。

这里的麒麟倒是没什么可说的,不过铁锂方面,从目前看来应该就是只用自己的金砖,没有其它版本。充电15分钟有500km是很不错,不过这里的金砖就只有75度电,比001配的宁德神行95kWh要少了不少,而且能量密度是127Wh/kg,也低于神行的131Wh/kg。  

 

所以总体来说,极氪的磷酸铁锂高端化电池方案看起来更稳健——更符合汽车行业大家一般的理解:快充要优化甚至目标要卷过三元,电量要做上去,但是也不要无限的往上推电池的量(要不然车重和能耗怎么控制?)。不过好玩的一点在于,007用金砖,001用神行,但是金砖比神行少了20度电……这个更具体的意味着什么,欢迎大家讨论~  


总结  

磷酸铁锂向更高端乘用车型的使用的确是一个值得关注的方向,仰望-比亚迪的风格更激进更偏大力出奇迹,哪怕像跑车这样更适合三元的场合也要上磷酸铁锂,而且电池用量也更大,做出了以前没太见过的产品;而极氪-宁德这个策略相对来说更均衡更保守稳健点,对于能量、快充等方面有不错的平衡,而且性能的突破也是很明显。不过不管怎样,他们都在做出非常创新的工作,尝试值得表扬,产品竞争力值得后面的检验和期待。  

中国制造,加油!  



来源:弗雷刘
汽车材料控制
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2024-08-07
最近编辑:1月前
弗雷刘
博士 动力电池 新能源行业科普
获赞 0粉丝 1文章 98课程 0
点赞
收藏
作者推荐

锂电狂飙,钠电突进!电池巨头正借此“黑科技”突破关键瓶颈!

据不完全统计,2023年国内电芯厂商、车企相继发布了近20款电池产品:宁德时代的凝聚态电池、比亚迪的刀片电池、蜂巢能源的龙鳞甲电池、亿伟锂能的π电池、欣旺达的闪充电池、广汽埃安的弹匣电池2.0......锂电池这条赛道已然硝烟四起,与此同时,作为锂电池的替代技术路线——钠电池也呈现“突进”之势,正热火朝天地进行商业化提速, 未来,钠、锂电池在动力/储能市场的竞争“迷雾重重”。然而,无论如何比拼,市场的竞争最终还是要回归到电池企业的技术迭代能力和质量把控能力上。通过数字化技术挖掘研发测试数据价值、通过计算和数据驱动电池技术创新,正在成为企业核心竞争力之一。 其中,大数据量的处理和分析的质量和效率,逐渐成为制约研发迭代效率的重要因素! 在日常工作中,研发人员对于实验数据分析往往有如下的困扰 测试数据庞大、格式杂乱,处理非常繁琐大部分时间都浪费在了数据收集和处理等琐碎事务上人工只能对一些主要数据进行对比分析,会漏掉部分细节而影响分析结论数据整理时出了错没检查出来,设计方向直接偏了有些测试既有温度变化、又有倍率变化、又有SOC变化,对比起来非常累测试有异常总是事后才知道,电芯早已起火爆炸数据分布在各个研发人员的电脑中,想找一下类似测试,很难找到……有没有一种方案能够同时解决数据的采、算、用 三大问题呢?笔者在与多个头部电池企业交流的过程中,逐渐发现一个共识,必须要打通电池从需求、设计、试制、测试、分析的数据闭环,建立全流程追溯体系,才能帮助企业提升其数据管理能力,充分挖掘数据背后蕴藏的价值。01 第一,打破数据孤岛,全流程可追溯 目前很多实验室仍然采用线下统计设备通道状态,手动导出数据来进行分析处理的工作模式,庞大的业务数据零散分布在多个文件/系统中,彼此之间难以关联打通,产生大量的数据孤岛,类型多样的实验数据以数据文档、扫描件形式传递,测试报告高度分散在邮件、文件夹中,难以集中管理,出现差错之后,无法追溯,且共享性和复用性非常低下……不仅浪费资源且无法保证数据的真实性、时效性。 人工传递:真实性 时效性差测试任务难追踪 出现问题难追溯 为此,我们扩展了传统lims的功能,完成了全要素考虑(人机料法环),全场景覆盖(下单、审批、领样、检测等),全成员参与(研发人员、检测人员、管理者)的深度闭环。通过线上快速提单,自动流转审核等,实现全流程电子化,数据记录全留存,错误数据及环节可追踪,快速查阅,快速调用。02 第二,搭建专用算法,自动分析操作 各电池企业的实验室每年都在不断累计测试数据,从测试2w通道到4w多通道,数据也从几十TB到几百TB甚至更多,海量的测试信息,使得锂电工程师们被淹没在数据的海洋中,找不到方向。从测试设备上获取的数据需要经过人工计算、展示、对比、筛选、拟合等操作,得出差异性,分析结果判断图表是否有意义,再进行报告汇报,不仅耗费人力、出错率高、且数据未做深度挖掘,利用率低。为帮助企业更好地克服上述挑战,我们团队搭建了一套完整的数据采集➜ 清洗➜ 分析➜展示平台,让测试数据不再雾里看花。1)数据采集:采集来自各个环节的数据,包括不同厂商、不同测点标识、异构数据介质等,建设HIVE数据仓库加OLAP分析型数据库集群的混合架构方式完成数据存储。2)数据异常监控及预警:通过规则初筛、变点检测、多工况过滤、集成分类器预测等步骤,对采集的数据进行异常监控与分析,保证入库质量。3)数据治理:搭建了56个数据脚本(设备数据标准化、数据仓库处理、数据质量探查等)和3个数据处理模型(预处理模型、温度通道模型、工步序号模型),工步序号模型,重启测试可自动关联数据;温度通道模型,差异温度测试可快速解析数据;跨天处理模型,可快速接续不同时间、不同设备测试数据。4)数据分析:平台内嵌独立的数据分析开发功能,覆盖9大测试项,提供150余种专业分析模板,为5大分析场景服务,工程师可以在平台上进行dQ/dV曲线分析、HPPC分析、放电速率分析、GITT分析、循环寿命分析等。同时,支持对短期测试测试结果的不同设计方案性能优劣自动分析,辅助设计人员确定迭代方向,避免由于数据分析不到位导致的不必要实验,减少研发成本;支持长循环数据的日更新以及测试截止条件的监控;测试过程异常自动识别,指导异常电芯及时下机、避免资源浪费,同时提供分析工具,支持数据分析。5)智能报告:提供了超200个模板,只需要简单的拖拽配置即可智能生成报告,单份报告制作时间可从8小时缩短至 2小时,同时杜绝了人为因素造成的偏差,保障了检测数据的准确性。这样一套平台就完成了数据的采-算-用贯通,帮助工程师更快、更准确地分析电池测试数据,及时发现问题,大大节省工作时间。03 第三,数据沉淀 AI智能预测 赋能研发 大量的测试化数据经过标准化分析之后,结合锂电池材料数据资源,可沉淀下来形成企业知识库,如材料数据库、电池表征库、电化学参数库等,将极大地有利于企业知识复用,加快产品的研发迭代。比如一些工程师由于经验不足,在不同材料之间的选型需要查看大量的数据进行对比,并且有时候查到的内容还是不是准确信息,浪费很多时间。这时候,通过电池材料库功能就可以直接在线查询正极、负极、电解液、PACK、隔膜、粘结等各种材料的详细精准信息,快速筛选成百上千种材料,在线对比找到最优候选材料。随着应用的进一步深化,我们还将面临一个关键问题,那就是如何将这些数据与AI进行有机结合,从而为我们的下一步研发计划提供有力指导。比如综合多项测试数据进行智能化预测计算,如电芯内阻/DCR预测、电芯体积变化预测等,结合电化学反应机理模型进行AI算法开发,最终实现指数级赋能电池研发工作,帮助管理者更快速、准确地进行科学决策。当前,笔者团队最新研发智能电芯平台即将发布,为电芯研发工程师提供电芯快速设计工具、需求管理和材料数据库等功能,可进行智能选材、单人一键生成设计方案、电芯成本仿真等,实现电芯开发从基于经验的设计到基于材料数据库和人工智能的智能辅助设计。目前,测试分析一体化平台已经免费为大家开放了相关试用、演示机会,大家不妨了解一下!一定会有收获的哦! 作者简介 吴叶超,中国科学技术大学博士,电芯研发专家,主要研究方向为锂离子电池仿真模拟和金属氯化物固态电解质及其全固态电池,团队有着多年锂电厂商数字化转型实施经验,服务的客户包括宁德、蜂巢、欣旺达等多家电池大厂,为企业提供痛点诊断、转型路径规划等建议,让企业在数字转型中少走弯路。END 文末福利领取 除了本文分享的电池测试分析数字化解决方案之外,吴博士团队还基于多年的数字化转型成功经验,沉淀出多个电池行业前沿数字化解决方案(包括MES系统、实验室管理系统、电芯自动研发、电池成本管理、智慧工厂、数字孪生实验室、数字孪生工厂等),助力锂电企业高效运作、降本增效、高质量发展。 来源:弗雷刘

未登录
还没有评论
课程
培训
服务
行家
VIP会员 学习 福利任务 兑换礼品
下载APP
联系我们
帮助与反馈