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| 本文作者： 易思琳 | 2023-12-21 16:00 |
在當(dāng)前的新能源汽車行業(yè)里，三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池是最為主流的兩種電池類型。從行業(yè)普遍的評價來看，三元鋰電池在性能方面?zhèn)涫芎迷u，而磷酸鐵鋰電池在可靠性方面卻受到了質(zhì)疑。
12月14日晚上8點(diǎn)，極氪發(fā)布了自研的磷酸鐵鋰電池——金磚電池，試圖扭轉(zhuǎn)磷酸鐵鋰電池的既有印象。
據(jù)極氪智能科技CEO安聰慧介紹，金磚電池是“全球體積利用率最高、充電速度最快、充電最安全”的磷酸鐵鋰電池，可以做到充電15分鐘續(xù)航500km。
過去兩年，新能源汽車產(chǎn)銷的增加，也帶動了電池產(chǎn)量的供不應(yīng)求，很多車企都有自研自造電池的計劃，但是自研電芯的車企很少，比如零跑雖然號稱電池自研，卻不造電芯。
自研、自造電芯到底有多難？
一位業(yè)內(nèi)人士告訴雷峰網(wǎng)，“車企自研電芯得看自研的深度，一類是自己做設(shè)計，在材料上進(jìn)行深入管控，需要建一些材料軟包實(shí)驗(yàn)室；一類是自己不僅設(shè)計電芯、做材料管控，還具備一定的工程化能力，有鋁殼生產(chǎn)線和檢測設(shè)備；另一類便是自建量產(chǎn)線，完全自制。”
金磚電池屬于第三類路線，電池是由自建工廠衢州極電工廠生產(chǎn)，電芯也是極氪完全自主研發(fā)。
極氪智能科技副總裁謝世濱說，“早在電池策劃架構(gòu)的最初階段，極氪就有自研電芯的想法。當(dāng)時我們從上萬種方案里挑出20種方案，再通過對20種不同方案的優(yōu)化，選定今天最適合在800V時代的全能型電池，研發(fā)具備完全自主知識產(chǎn)權(quán)。”
目前很多車企造電池都會對外出售，比如說長城、比亞迪，安聰慧在回答提問時表示，“在滿足極氪旗下產(chǎn)品自身的需求之外，金磚電池不排除會應(yīng)用在其他兄弟品牌，未來也不排除供應(yīng)給其他友商。目前，金磚電池還是主要應(yīng)用在極氪上面?！?/p>
值得注意的是，金磚電池發(fā)布會后僅僅2個小時，007的訂單就增加了487臺。
極氪為什么要選擇全棧自研電池？金磚電池又如何實(shí)現(xiàn)安聰慧所說的“全球體積利用率最高、充電速度最快、充電最安全”？
新智駕將對這些問題進(jìn)行拆解。
新勢力里，極氪不是唯一一家宣稱會全棧自研的車企，蔚來從2022年開始也進(jìn)軍動力電池領(lǐng)域，但是在今年，蔚來的電池遇到了問題。
三個月前，蔚來稱根據(jù)業(yè)務(wù)需求，推遲了電池量產(chǎn)的時間。三季報的財報電話會上，蔚來官方說，電池不再自造，接下來只是自研電芯、材料和電池組。
和極氪能源日同一天，蔚來也在上海召開了一次小規(guī)模的媒體溝通會，李斌對暫停自研自造電池的原因進(jìn)行了重申，
他說：“電池分為研發(fā)和制造。制造環(huán)節(jié)，三年之內(nèi)提升不了毛利表現(xiàn)，因?yàn)殡姵刂圃煊泻艽蟮耐度肫冢a(chǎn)能爬坡，提升良品率。我們不具備這樣的資源去支持這件事?！?/p>
動力電池是典型的資金、技術(shù)密集性產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)線建設(shè)、研發(fā)投入都很大，且短時間內(nèi)難以回本。從制造端來說，光自建工廠、引入全自動化產(chǎn)線，投入預(yù)算可達(dá)數(shù)十億元甚至上百億元量級。
一位電池行業(yè)的業(yè)內(nèi)人士告訴雷峰網(wǎng)(公眾號：雷峰網(wǎng))，“車企自研電池分很多類，如果是自己有鋁殼的生產(chǎn)線加上檢測設(shè)備，投入在3-5億級別。如果是自己建量產(chǎn)線，至少10億起步。”
過去，電池是整個新能源汽車上最昂貴的部件之一，2022年經(jīng)歷了史無前例的上漲，今年又重拾跌勢。
2023年，鋰離子電池組的容量加權(quán)均價下降至139美元/千瓦時，同比下降了14%。
一位長期跟蹤電池行業(yè)的投資人告訴雷峰網(wǎng)，“從供應(yīng)鏈上來看，目前電池的產(chǎn)能到2030年都是過剩的。行業(yè)過剩之后，企業(yè)提一個需求，電池廠都能做?！?/p>
投入大、周期長、短時間難以回本，加上目前電池行業(yè)產(chǎn)能過剩，極氪為什么還要堅定選擇這條險路？
安聰慧說，“作為一家追求極致體驗(yàn)的科技公司，極氪要在新能源汽車的各大關(guān)鍵領(lǐng)域掌握核心科技。新能源時代，三電是核心競爭力，極氪要給用戶提供足夠的安全、極致的體驗(yàn)、超高的性價比，電池必須自研自造?！?/p>
一位業(yè)內(nèi)人士告訴雷峰網(wǎng)，“自研電池，可以掌握話語權(quán)，不用被供應(yīng)商牽著鼻子走。即使供應(yīng)商斷供，車企自己也能造，自造還會有成本優(yōu)勢，從長遠(yuǎn)角度來看，確實(shí)要這么做?！?/p>
極氪官方披露，金磚電池從電芯到電池包全部自研制造，通過了平臺化的設(shè)計、集成化的設(shè)備和智能環(huán)保的運(yùn)營能力，精裝電池的整體生產(chǎn)效率提升了40%。
效率的提升也帶來了更好的成本競爭力，在同等性能情況下，對比三元鋰電池，精裝電池的整體成本每度電可以降低14.8%左右。
安聰慧在回答提問時說，“這就是自研的好處。技術(shù)的進(jìn)步和企業(yè)核心技術(shù)的掌握，成本是非常重要的。技術(shù)要領(lǐng)先，同時成本要低，才能形成核心競爭力?！?/p>
除了要掌握核心的關(guān)鍵技術(shù)之外，和友商相比，極氪做電池的客觀優(yōu)勢也不少。
極氪作為吉利集團(tuán)旗下最重視的高端新能源品牌之一，能借助吉利這棵大樹收獲不少資源。吉利是最早參與投資布局動力電池產(chǎn)業(yè)的車企之一，早在2016年就開始投資建設(shè)電池項目，通過自研自產(chǎn)、投資入股、合資建廠等方式，不斷強(qiáng)化其在鋰電行業(yè)的布局。
據(jù)新智駕不完全統(tǒng)計，吉利至今已投資了13個大型電池項目，投資金額超過1100億元，規(guī)劃年產(chǎn)能超過306GWh。在這超過1100億元的投資里，其中超過60%的資金都用于自建電池工廠。截至目前，光自建的電池廠就有耀寧、星能、衡遠(yuǎn)新能源等。
不過，吉利在動力電池的深度投入也給極氪提供了經(jīng)驗(yàn)，極氪也在成立的三年里通過合資、自建的方式不斷完善自己在動力電池的布局，如時代吉利、威睿。
時代吉利是極氪與寧德時代合資的公司（極氪49%、寧德51%），威睿則是極氪和吉利一起合資成立的電池公司，目前各自的股份占比分別是51%、49%，由極氪團(tuán)隊來負(fù)責(zé)運(yùn)營管理。
金磚電池便是極氪在電池行業(yè)投入的果實(shí)。極氪在成立不到一年的時間里下定決心投資建廠，因?yàn)橛屑瘓F(tuán)經(jīng)驗(yàn)的加持，加上布局較早，極氪自建的衢州極電工廠在2022年7月18日開始動工修建，15個月左右完成了產(chǎn)線通線，包括約半年的電池產(chǎn)能爬坡時間。值得注意的是，這個項目的投資超過百億。
安聰慧表示，“從投產(chǎn)時間上來看，極氪的能力遠(yuǎn)高于同期友商。目前衢州工廠的良品率正朝著既定目標(biāo)前進(jìn)，最終要做到93%以上?！?/p>
在發(fā)布會上，安聰慧用了三個“最”來形容金磚電池——“全球體積利用率最高、充電速度最快、充電最安全的磷酸鐵鋰電池?！?/p>
電池行業(yè)里，一個不容回避的事實(shí)是，磷酸鐵鋰電池和三元電池相比，雖然材料更穩(wěn)定、價格更便宜，但是能量密度卻相對較低，充電速度較慢，給用戶帶來的充電體驗(yàn)也沒有滿足預(yù)期。
一塊電池的能量密度會對整車重量和續(xù)航帶來決定性影響。要提高能量密度，可以從提高電芯的能量密度和電芯倉的體積利用率這兩個方面來解決。
金磚電池則在體積利用率上進(jìn)行了升級。目前金磚電池的體積利用率達(dá)到了83.7%，這比同類的磷酸鐵鋰電池要高，也超越了三元鋰電池。
目前行業(yè)著名的4680電池體積利用率為63%，普通的磷酸鐵鋰電池體積的利用率是66%，三元鋰電池的天花板也才剛剛突破72%。
如果把其他友商做的電池比作公攤面積最大的酒店式公寓，那么金磚電池相當(dāng)于第一次讓電芯住進(jìn)了得房率更高的板樓大平城。
如何做到的？
極氪智能科技副總裁謝世濱解釋道，為了能在電池包里放下更多的電芯，極氪對電池包的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了徹底的改造：
在電池底部使用一體化液冷托盤替代傳統(tǒng)水管結(jié)構(gòu)，減少結(jié)構(gòu)件對電芯空間的擠壓；
采用電芯、上蓋、底板的“緊湊三明治結(jié)構(gòu)”，釋放電芯倉縱向空間；
在電芯之間采用航空級超薄熱阻隔材料，充分提升體積利用率。
相較傳統(tǒng)設(shè)計，金磚電池的采樣線路總長度也縮短了157m，核心零部件數(shù)量減少35%，電池質(zhì)量能量密度也提升10%以上。
解決完電池本身的續(xù)航問題之后，用戶的續(xù)航焦慮要得到有效緩解，還需要提高補(bǔ)能體驗(yàn)——充電要快。
金磚電池號稱“全球充電速度最快”，性能提升的路徑也和行業(yè)里的其他友商一樣，都是從兩個方面來進(jìn)行提升——做高電壓、做大電流。
在做高電壓上，極氪采用了自研的800V架構(gòu)。除此之外，極氪需要做大電流，即在電池上做快充，提高單位時間內(nèi)的峰值功率，并讓這一狀態(tài)盡可能長時間保持。
電池運(yùn)行的本質(zhì)是帶正電的鋰離子在正負(fù)極之間來回傳輸，要提高離子的運(yùn)輸效率，極氪在電芯材料上進(jìn)行了改進(jìn)。
先是正極材料上，極氪采用的是納米級的磷酸鐵鋰顆粒，疊加復(fù)合導(dǎo)電劑，可以增強(qiáng)反應(yīng)活性，加快離子從正極釋放的效率。
在正負(fù)極間的隔膜上，極氪采用的是三層復(fù)合多孔膜，提高單位面積內(nèi)的孔隙率；
在負(fù)極材料上，則是采用了低焓變石墨材料、多梯度電極片設(shè)計和表面的低阻扛SEI膜，經(jīng)過表面處理之后，可以進(jìn)一步降低鋰離子嵌入負(fù)極的阻抗，為鋰離子構(gòu)建高效傳輸通道。
800V架構(gòu)匹配800V極充技術(shù)，金磚電池最高充電功率可達(dá)500 kW，最大充電倍率達(dá)到4.5C；在10%~80%快充區(qū)間內(nèi)，實(shí)現(xiàn)充電15分鐘續(xù)航增加500 km以上，這個續(xù)航是Model 3續(xù)航的兩倍還多。
一位電池行業(yè)的專家告訴雷峰網(wǎng)，“磷酸鐵鋰電池做快充難度并不大，這種材料在低溫情況下掉電掉得很快，重點(diǎn)是怎么提高系統(tǒng)保溫能力?！?/p>
在溫控的設(shè)計上，極氪的做法是對電芯進(jìn)行了結(jié)構(gòu)升級，比如采用疊片多極耳設(shè)計、采用雙鉚極柱導(dǎo)流設(shè)計。這樣一來的好處是在零下10度的低溫下，金磚電池在使用超快充工況時，熱量分布更均勻、溫控更高效。
電池在實(shí)現(xiàn)了充電最快的同時，也需要保證使用時的絕對安全。
和三元鋰電池相比，磷酸鐵鋰的化學(xué)穩(wěn)定性更高，但這并不代表足夠安全。
極氪在金磚電池設(shè)計了專屬的金色耐高壓絕液膜，可承受 4000v直流高壓，耐高壓能力提升27%。
同時在安全防護(hù)上，極氪在原來的不起火等6項安全措施上升級為8項，保證電池的實(shí)時安全。
另外，極氪還在傳統(tǒng)的測試方案上進(jìn)行了升級，傳統(tǒng)測試方案是針刺實(shí)驗(yàn)，這是原來電池安全測試中難度最大的項目之一，但真實(shí)事故發(fā)生時，電池包可能先遭遇初次碰撞帶來的擠壓，讓原有的安全設(shè)計失效，再遭遇二次碰撞帶來的穿刺傷害。
極氪在原來的針刺實(shí)驗(yàn)之外還新增了超壓狀態(tài)的測試實(shí)驗(yàn)，用超國際標(biāo)準(zhǔn)1.5倍的擠壓力讓電池的擠壓變形量達(dá)到30%以上，再使用5mm的鋼針從彎傾程度最大的點(diǎn)進(jìn)行針刺貫穿，導(dǎo)致電芯直接短路。
整個過程，金磚電池的電芯依然可以做到不起火，無爆炸，表面最高溫度僅為33攝氏度。
電池能力在逐步提升，超充樁的建設(shè)也要跟上。
截至11月底，極氪已經(jīng)在全國100個城市里累計建設(shè)了401座極充站，提供2261個充電功率均在360 kW以上的極充樁。
極氪預(yù)計，到2024年，極充站總數(shù)將達(dá)到1000座；到2026年，極充樁總數(shù)將攀升至10000根，實(shí)現(xiàn)“千站萬樁”的目標(biāo)。
2021年，極氪推出了充電功率360kW的極充V1，2022年極充V2的充電功率達(dá)到600kW，今年極充V3到了800kW。
原來一個360kW的樁可以滿足2-3輛車的充電需求，如果按照這個規(guī)律推演，極充V3將可以滿足5-7輛車的充電需求。
在被問到未來極充樁的電壓是還會繼續(xù)上升時，謝世濱說，“未來5C、6C甚至7C的電池都會出現(xiàn)，但是在充電電壓上，極氪出于安全風(fēng)險的考慮，預(yù)測充電電壓這一數(shù)據(jù)不可能無限上升?！?/p>
極氪金磚電池的顯著優(yōu)勢在于，在磷酸鐵鋰電池原生能力相對不足的前提下，通過提升“容積率”實(shí)現(xiàn)了對三元鋰電池的超越。
同時，在超快充與安全性能方面，也實(shí)現(xiàn)了全面優(yōu)化。這無疑為人們重新注入了對于更為安全、經(jīng)濟(jì)型磷酸鐵鋰電池的信心。
值得關(guān)注的是，根據(jù)工信部公布的數(shù)據(jù)，搭載金磚電池的極氪007純電車型，其最高續(xù)航里程可達(dá)870km。結(jié)合800V高壓快充技術(shù)，充電15分鐘即可補(bǔ)充超過500km的續(xù)航里程。
未來，金磚電池的研發(fā)及推廣，與極氪乃至其他吉利系車型的組合，將會給用戶帶來更多的決策驅(qū)動力。
（作者長期關(guān)注極氪汽車，歡迎各位感興趣的朋友添加作者微信交流、爆料，微信ysl1075442629）
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