每經(jīng)編輯 程鵬 蓋源源    

盡管電動(dòng)汽車越來越受歡迎，但許多消費(fèi)者仍在猶豫是否要換車。一個(gè)原因是，電動(dòng)汽車的充電時(shí)間太過漫長(zhǎng)，但加快充電過程可能會(huì)損壞電池并縮短其使用壽命。

據(jù)科技日?qǐng)?bào)報(bào)道，研究人員22日在美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)秋季會(huì)議上報(bào)告說，他們?cè)O(shè)計(jì)了一種超快充電方法，可在10分鐘或更短的時(shí)間內(nèi)為不同類型的電動(dòng)汽車電池供電而不會(huì)造成傷害。

圖片來源：視覺中國(guó)

新方法讓電動(dòng)汽車10分鐘充電90%

據(jù)科技日?qǐng)?bào)報(bào)道，研究人員表示，快速充電是提高消費(fèi)者信心和全面采用電動(dòng)汽車的關(guān)鍵，這將使車輛充電非常類似于在加油站加油。

為電動(dòng)汽車鋰離子電池充電過程是一種微妙的平衡行為。當(dāng)電池充電時(shí)，鋰離子從設(shè)備的一側(cè)（陰極）遷移到另一側(cè)（陽(yáng)極）。只要鋰離子遷移得快，電池充電就更快，但有時(shí)鋰離子不會(huì)完全移動(dòng)到陽(yáng)極中。在這種情況下，鋰金屬會(huì)堆積起來，這可能會(huì)引發(fā)電池早期故障,還可能導(dǎo)致陰極磨損和破裂。所有這些問題都將縮短電池的使用壽命和車輛的有效續(xù)航里程。

這一難題的一個(gè)解決方案是以優(yōu)化速度的方式改善充電協(xié)議，同時(shí)避免損壞目前在車輛中使用的許多不同類型的電池。但開發(fā)最佳協(xié)議需要大量數(shù)據(jù)，了解各種方法如何影響這些設(shè)備的壽命、效率和安全性。

為了應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，美國(guó)愛達(dá)荷國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的研究團(tuán)隊(duì)使用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)整合充電數(shù)據(jù)來創(chuàng)建獨(dú)特的充電協(xié)議。通過輸入許多鋰離子電池在充電和放電循環(huán)期間的狀況信息，科學(xué)家們訓(xùn)練機(jī)器學(xué)習(xí)分析來預(yù)測(cè)電池壽命以及不同設(shè)計(jì)最終會(huì)失敗的方式。然后，該團(tuán)隊(duì)將數(shù)據(jù)反饋到分析中，以識(shí)別和優(yōu)化隨后在真實(shí)電池上測(cè)試的新協(xié)議。

研究結(jié)果顯示，新方法在短時(shí)間內(nèi)顯著增加了進(jìn)入電池的能量。 研究人員觀察到電池在10分鐘內(nèi)充電到90%以上，且沒有鋰電鍍或陰極開裂。 而目前的方法充其量只能在大約半小時(shí)內(nèi)讓電動(dòng)汽車充滿電。機(jī)器學(xué)習(xí)模型的一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于它將協(xié)議與電池中實(shí)際發(fā)生的物理現(xiàn)象聯(lián)系起來。

研究人員計(jì)劃使用他們的模型開發(fā)更好的方法，并幫助設(shè)計(jì)經(jīng)過優(yōu)化以進(jìn)行快速充電的新型鋰離子電池。研究人員表示，他們的最終目標(biāo)是讓電動(dòng)汽車能夠“告訴”充電站如何快速安全地為其特定電池供電。

寧德時(shí)代此前表示：擁有超快充技術(shù) 電池5分鐘可充至80%電量

充電慢帶來的續(xù)航焦慮是制約電動(dòng)汽車行業(yè)發(fā)展的一大痛點(diǎn)。據(jù)中國(guó)證券報(bào)，機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)顯示，2021年，支持快充的熱銷車型平均理論充電倍率約為1C，即實(shí)現(xiàn)SOC30%-80%需要充電約30分鐘、續(xù)航約219km（NEDC標(biāo)準(zhǔn)）。而在實(shí)踐中，大部分純電動(dòng)車實(shí)現(xiàn)SOC30%-80%需要充電40-50分鐘、可行駛約150-200km。若加上進(jìn)出充電站的時(shí)間（約10分鐘）， 純電動(dòng)車花費(fèi)約1小時(shí)的充電時(shí)間僅能在高速路行駛約1個(gè)多小時(shí)。

據(jù)國(guó)家推薦標(biāo)準(zhǔn)《電動(dòng)汽車傳導(dǎo)充電系統(tǒng)》，直流充電輸出電流范圍優(yōu)先選擇80A-250A。此外，受限于硅基IGBT功率器件的耐壓能力，目前已上市的大多數(shù)電動(dòng)車搭載400V電壓平臺(tái)。按此標(biāo)準(zhǔn)，電動(dòng)車峰值充電功率約為250A×400V=100kW。 即100kW級(jí)功率充電10分鐘大約補(bǔ)充16.7kWh的電量，對(duì)應(yīng)可行駛100km。

充電速度作為動(dòng)力電池性能的核心指標(biāo)，對(duì)于電動(dòng)汽車的應(yīng)用體驗(yàn)及推廣普及有著至關(guān)重要的作用。因此，頭部動(dòng)力電池企業(yè)與車企均重視并發(fā)力動(dòng)力電池快充技術(shù)。

據(jù)界面新聞此前報(bào)道，7月1日，寧德時(shí)代(300750)在互動(dòng)平臺(tái)回答投資者提問時(shí)表示， 公司有超快充技術(shù)，最快5分鐘充至80%電量。

目前，寧德時(shí)代尚未公布關(guān)于快充技術(shù)的細(xì)節(jié)。業(yè)內(nèi)人士分析稱，該技術(shù)或與寧德時(shí)代日前發(fā)布的CTP3.0麒麟電池做配套。公開資料顯示，麒麟電池系統(tǒng)集成度創(chuàng)新高，能量密度可達(dá)255Wh/kg，可實(shí)現(xiàn)整車1000公里續(xù)航，支持5分鐘 快速熱啟動(dòng)，10分鐘快充。除此之外，麒麟電池的安全性、導(dǎo)熱性能、快充速度、使用壽命都有了大幅的提升。

據(jù)澎湃新聞，麒麟電池將于2023年量產(chǎn)上市，相比于特斯拉此前推出的4680電池，其體積利用率提高了9%，能量密度增加了13%左右。

4680電池是特斯拉的第三代電池產(chǎn)品，其于2020年發(fā)布，該電池的電芯為圓柱形，“46”代表的是圓柱直徑為46mm、“80”代表的是圓柱高度為80mm，電池僅由950個(gè)電芯組成，能量密度約300Wh/kg。號(hào)稱單體能量提高5倍，整車?yán)m(xù)航里程增加16%，電力相比有極耳電池提升了6倍，功率輸出提升了6倍。

據(jù)科技媒體The Elec7月1日?qǐng)?bào)道，韓國(guó)三星SDI正在其位于韓國(guó)天安市的工廠準(zhǔn)備建立一條生產(chǎn)特斯拉4680電池的試驗(yàn)生產(chǎn)線，這條試運(yùn)行生產(chǎn)線的年產(chǎn)能將在1 GWh左右。

另?yè)?jù)了解，動(dòng)力電池超快充技術(shù)涉及到包括超電子網(wǎng)、快離子環(huán)、各向同性石墨、超導(dǎo)電解液、高孔隙隔膜、多梯度極片、多極耳、陽(yáng)極電位監(jiān)控等方面技術(shù)。

何小鵬：超快充技術(shù)將讓10萬元 以下燃油車被純電車取代

在8月15日舉辦的小鵬超級(jí)補(bǔ)能發(fā)布會(huì)上，小鵬汽車CEO何小鵬曾表示， 依靠超快充、高續(xù)航和自營(yíng)充電 站，純電動(dòng)車有望改寫市場(chǎng)格局，淘汰混動(dòng)車型。

何小鵬認(rèn)為，中國(guó)用戶平均每周行駛不超過300公里，90%以上場(chǎng)景為城市和近郊。在絕大多數(shù)使用場(chǎng)景中，純電汽車已經(jīng)可以滿足用戶需求。

對(duì)于不同價(jià)位的汽車市場(chǎng)，何小鵬表示，隨著超快充技術(shù)的發(fā)展，10萬元以下燃油車將被純電車快速取代；10萬~20萬元區(qū)間內(nèi)燃油車將被混動(dòng)和純電車型沖擊，其中混動(dòng)車型將會(huì)表現(xiàn)更好；在20萬元以上的價(jià)格區(qū)間，則是純電車型表現(xiàn)更好。

編輯|程鵬 蓋源源

校對(duì)|王月龍

封面圖片來源：視覺中國(guó)

每日經(jīng)濟(jì)新聞綜合自科技日?qǐng)?bào)、界面新聞、每經(jīng)app（記者：孫磊）