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解码理想-宁德时代麒麟 5C 电池

理想

2024-03-05

麒麟电池,又一力作。

3 月 1 日,理想汽车在上海世博中心发布了旗下首款 MPV 车型——MEGA,这也是理想汽车首款纯电车型。MEGA 的发布,也标志着理想汽车的纯电战略正式拉开。

为了解决纯电动汽车的续航焦虑顽疾,理想汽车为 MEGA 配备了超级快充技术,号称充电 12 分钟,续航 500 公里,最高充电功率可达 520 千瓦,补能效率进一步媲美燃油车,该技术也有望应用到其它理想纯电车型上。

动力电池作为超充技术的核心组成部分,理想 MEGA 则采用了战略合作伙伴宁德时代的麒麟 5C 电池,且是独家供应。作为宁德时代又一力作,麒麟 5C 电池到底如何?

在理想 MEGA 发布会后,宁德时代国内乘用车事业部 CTO 高焕和理想汽车动力电池高级总监柳志民博士接受了包括《电动势》在内媒体的采访,向我们透露了研发麒麟 5C 电池背后的故事。

柳志民博士(左)、高焕(右)

从零开始

2018 年,理想汽车开始决定研发超充电池,那时行业还没有完整的超充技术路线。柳志民博士透露,为此理想汽车先后找了很多国内外电池厂商一起去做方案,这个过程大概经历了两年时间。

关于这些国内外电池厂商名单,除了当时理想汽车的动力电池合作伙伴宁德时代,还有包括三星 SDI、蜂巢能源、欣旺达、中创新航等几家电池厂商。

彼时,纵然花了两年时间,而且找了大量电池厂商,理想期望的超充电池方案依然难以落地。

高焕表示,2017 年以前,宁德时代也在研究 4C 级以上超充技术,不过成熟度不够,做到快充就要牺牲电池能量密度,比如续航 400 公里的车,为了实现快充,续航只有 200 公里,顾此失彼。

至于其它电池厂商,有知情人士透露,主要是「超快充电池的充电倍率和降低内阻不能调和,短时间内达不到理想的要求。」

虽然当时电池行业没有成熟的超充电池方案可用,但理想汽车仍不放弃。在复盘超充电池项目后,理想汽车选择折返回来大力游说宁德时代,希望能够携手开发超充电池。

经过反复商讨项目的可行性之后,宁德时代和理想汽车这才敲定了超充电池项目。过程相当曲折,而难度也是相当大。

从项目正式确立,到产品量产落地,麒麟 5C 电池项目大概花了三年时间,比一般电池的开发周期长一倍,投入超过了 1000 人的人力,是普通电池项目的 5-8 倍。

麒麟 5C 电池项目为什么会消耗那么多人力物力?柳志民博士解释称,这里面有非常多的技术难点需要突破,包括电池材料化学体系、电芯的结构方案、以及电池安全,等等。

所以,当谈及麒麟 5C 电池的研发背景时,柳志民博士感慨说道:「今天的发布会,在现场我和高焕总两个人都有点热泪盈眶,还是很不容易的。」

虽然该项目投入巨大,但双方也收获良多。对理想汽车来说最重要的是,麒麟 5C 电池终于被研发出来,且已经顺利装车上市。另外,「团队整体有了很大的成长」。

对宁德时代也一样,高焕直言,经过这么多年的研究,包括和理想团队的深入探讨,互相启发,宁德时代的超充技术在最近两年取得了本质上的突破。

近日,全新极氪 001 上市,其全部改用宁德时代超充电池,包括 100 度电麒麟 4C 电池、95 度电神行电池。

「二者兼顾」

在决定与理想汽车合作开发麒麟 5C 电池以前,宁德时代的超充电池只能做到:有了超充,没了续航,「顾此失彼」。所以,如何做到「二者兼顾」,便是宁德时代突破麒麟 5C 电池的关键所在。

按照高焕的说法,宁德时代主要在两个层面进行发力:

第一,电芯层面,通过化学体系,主要对正极、负极、隔膜与电解液等进行优化。

举个例子,宁德时代在电芯极片的物理梯度上做了一些优化,以前极片是一层,现在分成两层,上层可以把它的孔隙率做高一点,有利于扩散,下一层做高压实,保证它的能量密度,这样既保证了快充,又保证能量密度和续航里程。

经过努力后,麒麟 5C 电池的电芯内阻能做到 0.3mΩ以下。而这个数据是经 100+轮验证,数以万计的测试电芯,最终通过正极材料及其界面的优化、低粘高导电解液、电芯机械件结构高载流设计等一系列举措最终才达成的。

第二,电池包架构层面,通过 CTP3.0 麒麟电池架构,采用双大面水冷板,这样既提升了电池包集成效率,又保证了散热面积。

之所以选用麒麟架构,高焕表示,在与理想汽车合作过程中,友商给理想汽车提供了侧面水冷、平躺水冷等解决方案,但是散热效果和能量密度均不及麒麟方案。

说到此处,看得出高焕甚为得意。是的,麒麟电池再一次展现了「动力电池旗舰」的深厚技术实力。高焕透露,麒麟 5C 电池的产热甚至比普通 2C 电池还少。

解决了超充和续航里程这个矛盾点,剩下最重要的就是安全性和成本。

针对安全性,理想汽车和宁德时代向来都有着极高的要求。目前,理想汽车累计交付达到 68 万辆,其中绝大部分(大概六十多万辆)都是宁德时代供应的电池,至今未发生一例电池自燃的事故。

为了确保麒麟 5C 电池继续做到「零自燃」,主要做了以下几个方面的努力:

第一,在电池的设计过程中,无论是电芯本身的安全设计,还是电池包的防护、绝缘,包括热的传导等,都做了安全冗余设计。

第二,电池由宁德时代灯塔工厂生产,灯塔工厂代表了全球最高的数字化水平,所有数据都会被保存十年,数据可以追溯,同时通过 AI 算法查看生产是否异常。

据高焕介绍,通过宁德时代极限制造生产出的麒麟 5C 电池,其产品缺陷率达到 PPB 级别,也就是十亿分之一,比行业的 PPM 级别,也就是百万分之一的水平,再领先了三个数量级。

第三,电池交付给用户后,理想汽车对电池有非常完整的安全监控系统,无论是车端,还是充电站,亦或云端,三道防线以确保麒麟 5C 电池的日常使用安全。

由于理想汽车主要面向家庭用户,极致的安全便成为理想汽车的目标追求。针对动力电池测试部分,理想汽车定义了行业最高的动力电池热失控安全标准。

具体来说,就是在测试中把整个麒麟 5C 电池包加热到 50℃,而且是在水冷系统不工作的情况下,触发其中一颗电芯,整包不允许见明火,这就是理想汽车的热失控标准。

柳志民博士自信地表示,目前这个标准远高于行业其他友商的标准。

最后是成本,这一点自然是机密。不过柳志民博士依然给我们透露了一些关键信息。

为了达成「六边形战士」这样一个超强性能与竞争力,在长达三年的时间里,麒麟 5C 电池采用了很多独有的设计,包括电芯材料、电池包结构、热管理、以及安全防护等。

柳志民博士透露,和目前市面上的 2C、3C 电池相比,麒麟 5C 电池一定会有一些成本的增加。不过柳志民博士也表示,相比增加到这样的性能,这个成本增加是值得的。

「六边形战士」

「我们做的电池,需要既能够保证 700 公里的续航里程需求,也需要做到高密度,同时要做到安全,还要保证长寿命,是一块综合属性‘六边形战士’的电池。」对于麒麟 5C 电池,柳志民博士给了极高的评价。

800V 高压平台、麒麟 5C 电池和遍布全国的 5C 超充网络的支持下,理想 MEGA 可以达成「12 分钟 500 公里」的充电速度,峰值充电功率可以达到 520 千瓦,排名全球第一。

如果使用城市超充桩,理想 MEGA 的平均充电功率依然可以达到 300 千瓦,仅需充电 15 分钟,就可以补充 500 公里续航。

值得一提的是,理想 MEGA 的超充几乎是全域的。据理想汽车测试,在国家电网 120kW 的充电桩上,前 95%的电量能用最大功率去充;在 240kW 的桩上,90%的电量也可以全部拉满。

柳志民博士表示,理想 MEGA 的超充体系是全域的超充性能体验,整体电池化学体系材料做了超充性能优化,在整个 SOC 段上的功率能力都有提升。

更重要的是,超充技术的加持,并没有让理想 MEGA 损失能量密度和续航里程。

麒麟 5C 电池采用宁德时代三元锂电池,电芯正极为中镍高压,电芯能量密度为 255Wh/kg,成组后电池包能量密度为 170Wh/kg,体积利用率大概在 70%左右。

作为一款纯电大型 MPV,理想 MEGA 搭载了 102.7 度电,整备质量达到了 2785 公斤,在 400 千瓦双电机四驱带动下,零百加速仅有 5.5 秒,CLTC 工况续航达到 710 公里,百公里电耗 15.9 度电。

关于麒麟 5C 电池的寿命,如果只使用 5C 超充,其寿命仍然比普通 2C 电池高 50%以上。这也意味着,如果使用普通快充桩,甚至慢充桩,寿命可能更高。

至于麒麟 5C 电池的安全性,上文已有详细阐述,这里就不再赘述,高焕自信地表示,「大家能够安心无忧地驾驶理想 MEGA」。

「选电车认准宁德时代电池」

2022 年,作为全球动力电池销量冠军,宁德时代推出旗舰电池品牌——麒麟电池,可谓电池里面旗舰中的旗舰。宁德时代给麒麟电池制定的 slogan 是,「无麒麟,不高端」。

2022 年 8 月,宁德时代宣布,麒麟电池将率先应用于极氪汽车和问界汽车。不过据柳志民博士透露,其实最先用麒麟电池的是理想汽车,只是因为麒麟 5C 电池采用超充技术,验证项目和时间都更多一些。

不论哪一家先用,这三家新能源车企的产品目前都有一个共同点:未发生一例电池自燃事故,由此可见,麒麟电池赋予了它们绝对安全保障。

不难发现,其实从推出麒麟电池开始,宁德时代事实上已经开始系统性向 C 端市场做一些传播。对于一个 To B 的企业来说,宁德时代这样的转变令不少行业人士感到费解。

对此,高焕做了三点解释:与整车厂建立更好的交流与沟通;宁德时代每年投入的研发很大,约占营收的 5-7%,研发出的技术需要向整车厂和用户沟通;技术和产品都需要融入到品牌里,更好地支持沟通。

在宁德时代这些 C 端宣传里面,除了「无麒麟,不高端」,还有「选电车认准宁德时代电池」。为什么选宁德时代电池?高焕同样做了三点解释:

第一,目前,宁德时代电池销量已经连续 7 年排名全球第一;第二,宁德时代动力电池已经装车 1167 万辆,为行业之最;第三,宁德时代研发很大,实力雄厚。

关于电池品牌,除了宁德时代这一「金字招牌」,宁德时代还开辟了麒麟电池和神行电池两个电池子品牌,以面向不同的市场。

关于神行电池,宁德时代希望做到科技平权,同时针对技术路径的不同,又推出了神行电池超充版(4C,10 分钟 400 公里)、神行电池长寿命版(2C 到 3C,80 万公里)、以及神行电池低温版和神行电池高温版。

从技术上来划分,麒麟电池有三种路线:超级快充、超高功率、超长续航,其中应用超级快充的代表车型是理想 MEGA,超高功率代表车型是极氪 001FR,超长续航代表车型是极氪 009、001。

相较批量化生产的电池,麒麟电池重点是定制化,以服务于车企的差异化需求,同时赋能整车顶级竞争力。

为了生产麒麟 5C 电池,宁德时代为理想汽车专门开创了超级产线,用于满足整个 MEGA 全生命周期的按时、按质、按量的交付。「上市即交付,交付即上量」,这是理想汽车给宁德时代定下的生产目标。

为了满足理想汽车的生产需求,麒麟 5C 电池由宁德时代「灯塔工厂」生产,已经实现了一秒钟一个电芯。高焕表示,麒麟 5C 电池产能足够,大家可以放心下单理想 MEGA。

由于麒麟 5C 电池为理想汽车和宁德时代耗费巨大人力物力共同研发出来的,目前是由宁德时代独供电芯。至于理想汽车后续几款纯电车型的超充电池供应,宁德时代几乎确定在其中。

柳志民博士表示,理想汽车从成立之初,便与宁德时代达成了战略合作伙伴关系,特别是针对麒麟 5C 超充电池,双方投入了大量资源一起进行联合研发,理想汽车会持续保持与宁德时代的合作。

关于理想汽车和宁德时代的合作关系,柳志民博士称之为「整车厂和电池供应商的合作典范」,「在接下来几年,甚至更长时间里,我们都会保持深度的战略合作关系。」

合作细节方面,打造更有竞争力的产品性能,以及保证高质量交付,是理想汽车和宁德时代的共同追求。针对电池成本占比较高的问题,双方针对每个细节进行研讨,「从未产生过摩擦」。

本文著作权归作者所有,并授权 42 号车库独家使用,未经 42 号车库许可,不得转载使用。

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