[汽車之家 新鮮技術(shù)解讀] 12月14日，在2023極氪能源日上，金磚電池正式發(fā)布。它是世界上首款支持4.5C超快充的磷酸鐵鋰電池，首搭車型是極氪007。今天我們就來深入了解一下這款新型電池，看看它是如何把高安全和超快充融合到一起的？它身上還有什么超強(qiáng)黑科技呢？
● 全棧自研，三年研發(fā)，打造全球三項(xiàng)之最
極氪金磚電池歷史三年研發(fā)，團(tuán)隊(duì)包含研發(fā)工程師1000人以及行業(yè)專家100人以上。金磚電池從電芯到電池包全棧自研，是全球首款量產(chǎn)的超快充磷酸鐵鋰電池。
● 磷酸鐵鋰電池支持最高4.5C倍率/500kW超快充
簡單來說，極氪金磚電池是一種改進(jìn)型的磷酸鐵鋰電池，它在磷酸鐵鋰電池安全系數(shù)較高的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提升了充放電效率，可以實(shí)現(xiàn)最高4.5C的充電倍率，配合極氪800V極充V2/V3充電站，最高充電功率可以達(dá)到500kW，可以在15分鐘時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)續(xù)航增加超過500km。這樣的表現(xiàn)甚至比我此前報(bào)道過的智己LS6 15分鐘最多充入500km續(xù)航的表現(xiàn)還更強(qiáng)一丟丟。
后驅(qū)版本車型0-100km/h加速時(shí)間5.4秒，而四驅(qū)版本車型0-100km/h加速時(shí)間2.84秒。就目前廠家公布的信息來看，不同動(dòng)力配置的車型都將采用衢州極電生產(chǎn)的金磚電池。
與此同時(shí)，即便是在較低電量條件下（SOC電量高于20%），金磚電池的功率性能也能做到幾乎不衰減。
● 超強(qiáng)充放電能力背后的黑科技
很顯然，支持超快充的磷酸鐵鋰電池肯定有其獨(dú)到之處。金磚電池在電芯結(jié)構(gòu)上進(jìn)行了創(chuàng)新，采用了疊片多極耳結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在超快充工況下，熱量分布更均勻，控溫更高效；同時(shí)，金磚電池采用雙鉚極柱導(dǎo)流設(shè)計(jì)，相比單極柱，過流能力提升了100%，這有利于充放電性能的提升。
這項(xiàng)技術(shù)在正極引入納米級(jí)磷酸鐵鋰顆粒，配合復(fù)合導(dǎo)電劑，增強(qiáng)反應(yīng)活性，加快鋰離子從正極釋放的效率；在正負(fù)極之間通過超快解離電解液，提升鋰離子的轉(zhuǎn)移速度，并引入三層復(fù)合多孔膜，保障安全穩(wěn)定；在負(fù)極，引入低焓變石墨負(fù)極材料、多梯度電極片設(shè)計(jì)和表面低阻抗SEI膜，為鋰離子構(gòu)建高效傳輸通道和海量存儲(chǔ)空間的同時(shí)，縮短鋰離子轉(zhuǎn)移路徑。簡言之就是通過各種物理和化學(xué)方法來提升鋰離子的移動(dòng)速度，從而實(shí)現(xiàn)金磚電池超充和高倍率放電能力。
● 低溫充電同樣快
金磚電池在-10℃環(huán)境下充電也能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)異的充電速度。廠家稱，相比同類型電池產(chǎn)品，低溫充電速度提升至少四分之一。
此外，通過充電策略的優(yōu)化，當(dāng)駕駛員設(shè)定了去充電站的導(dǎo)航路線后，車輛在行駛過程中便會(huì)自動(dòng)通過電池溫控系統(tǒng)把電池溫度調(diào)整到最適宜充電的溫度，即使車輛在冬季充電時(shí)，車輛到了充電站后無需等待電池升溫過程，可以實(shí)現(xiàn)更高的充電效率。
● 太卷啦！性能更好，成本還更低
衢州極電工廠作為浙江省首家三電未來工廠試點(diǎn)企業(yè)，致力于打造集智能、敏捷、環(huán)保于一體的新能源三電（電芯、電池、電機(jī)）標(biāo)桿工廠，持續(xù)為全球提供卓越的可持續(xù)能源解決方案。
衢州極電電芯工廠的18道電芯生產(chǎn)關(guān)鍵工序?qū)崿F(xiàn)了100%自動(dòng)化作業(yè)，單線每2.5秒就能下線一顆電芯，生產(chǎn)節(jié)拍極高。而在電池包組裝環(huán)節(jié)，衢州極電工廠每條產(chǎn)線一分鐘可以同時(shí)處理46顆電芯，同時(shí)關(guān)鍵組裝工序的自動(dòng)化率也達(dá)到了100%。參觀過衢州極電工廠后，筆者的感嘆是，未來可能連工廠打螺絲的工作都不好找了。
通過電芯和電池包制造設(shè)備的一體化設(shè)計(jì)、高效節(jié)能制造方案以及電芯100%自動(dòng)化設(shè)計(jì)產(chǎn)線等技術(shù)，使得生產(chǎn)效率提升了40%，同時(shí)單kWh綜合成本降低了14.8%。更高的效率和更低的成本有利于實(shí)現(xiàn)成本優(yōu)勢，讓極氪007在與競品競爭中更具性價(jià)比。
● 金磚電池看上去真的像金磚哦
有句老話這么說：“真金不怕火煉”，比喻真理經(jīng)得起考驗(yàn)。應(yīng)用在金磚電池上，指的是這種新型電池在安全性和綜合性能上經(jīng)得起考驗(yàn)。
實(shí)際上，金磚電池電芯外表的金色是一層高壓絕緣膜，起到電芯與電芯之間的隔離和絕緣，它可以承受4000V的高壓絕緣等級(jí)。相比起我們經(jīng)常見到的藍(lán)色電芯高壓絕緣膜，這種金色的絕緣膜耐高壓能力提升了27%。
● 金磚電池包可以實(shí)現(xiàn)83.7%空間利用率
金磚電池電芯能量和普通磷酸鐵鋰電池并沒有太大差異，不過通過提升電池包空間利用率至83.7%（根據(jù)廠家的數(shù)據(jù)，目前三元鋰離子電池體積利用率天花板在72%左右），實(shí)現(xiàn)了比傳統(tǒng)三元鋰離子電池包高10%的整包能量密度。
金磚電池電池包的水冷板與下殼體集成，使得體積利用率提升8.5%；上蓋、電芯、下殼體的緊湊設(shè)計(jì)，釋放了電池包內(nèi)部縱向空間，使得體積利用率提升7.6%；電芯之間采用航空級(jí)超薄阻隔材料，使得體積利用率提升6%......體積利用率的提升，使得電池包在內(nèi)部有限的空間中放入了更多的電芯，從而讓整包能量密度得到明顯的提升，使得磷酸鐵鋰電池包能夠在整包能量密度上趕超傳統(tǒng)三元鋰離子電池包。
● 8大熱安全防護(hù)技術(shù)
金磚電池的熱安全防護(hù)技術(shù)多達(dá)8項(xiàng)，可簡化為“防、隔、吸、排、斷、警、冷、云”這8個(gè)字。
“斷”是指毫秒級(jí)緊急切斷。當(dāng)車輛發(fā)生碰撞事故時(shí)，通過極速切斷電池包供電回路，避免觸發(fā)電池包短路。
“警”是指利用電池包特征傳感器觸發(fā)預(yù)警，通過氛圍燈、手機(jī)提醒等多種方式提醒用戶可能存在的車輛故障，做到防患于未然。
“冷”是指一體絕緣冷板在檢測到熱失控后會(huì)自動(dòng)開啟水循環(huán)，增強(qiáng)電池冷卻功率。
“云”是指云端監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)電池全生命周期的精確管理。如可通過在夏天和冬天采用不同的充電策略，提升電池的壽命。
● 通過了地獄級(jí)難度的安全測試
當(dāng)年，比亞迪在演示刀片電池針刺試驗(yàn)時(shí)，電芯受到針刺后沒有熱失控、沒有起火，展現(xiàn)出非常高的安全性，為磷酸鐵鋰電池安全性打下了良好的口碑。極氪為金磚電池準(zhǔn)備了3項(xiàng)極限安全測試，其中包括了“加強(qiáng)版”針刺測試。
超壓針刺測試把擠壓和針刺兩項(xiàng)測試進(jìn)行了疊加，首先以國標(biāo)1.5倍的擠壓力（150kN，國標(biāo)為100kN）擠壓一塊滿充100% SOC電量的電芯，被擠壓部位形變量達(dá)到30%以上，達(dá)到國標(biāo)2倍以上。觀察1小時(shí)后，使用5mm鋼針進(jìn)行貫穿式針刺測試。金磚電池在這種“加強(qiáng)版”針刺測試中，可以做到不起火、不爆炸，電芯表面溫度只有33℃。在電芯層級(jí)能有這樣的安全表現(xiàn)，確實(shí)具有說服力。
國標(biāo)的火燒測試時(shí)長為130s，而極氪為金磚電池安排的火燒測試為240s，完成測試后，電池包靜置2小時(shí)，沒有起火、爆炸等熱失控現(xiàn)象，電芯電壓、整包絕緣依然正常。
其中包括浸高濃度鹽水、火燒、冰凍、拖行、碾壓、高墜這6個(gè)項(xiàng)目，金磚電池經(jīng)過這6項(xiàng)測試揉擰后，依然不起火不爆炸，展現(xiàn)出了極強(qiáng)的安全性，友商看了都瑟瑟發(fā)抖。
下面這個(gè)視頻展示了金磚電池是如何經(jīng)歷6項(xiàng)極端工況串行測試的，畫面非常震撼，推薦您觀看。
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『金磚電池極端工況串行測試』
● 金磚電池的超快充補(bǔ)能生態(tài)布局
金磚電池的超快充能力需要強(qiáng)大的補(bǔ)能生態(tài)布局來支持。截至11月30日，極氪累計(jì)建成極充站401座，覆蓋全國100座城市，提供2261個(gè)極充樁，每個(gè)極充樁的充電功率都在360kW以上。
極充是中國首個(gè)全系具備800V平臺(tái)高壓快充能力的充電網(wǎng)絡(luò)，極充站和極充樁全系標(biāo)配大功率全液冷技術(shù)。極氪自研的全球首個(gè)量產(chǎn)600 kW全液冷充電樁極充V2，早在一年前就已布局。
除此之外，極氪還采用并柜整合輸出方式，將站點(diǎn)周圍變壓器的零散余量接入多個(gè)功率柜，降低了大功率超快充站的選址限制。
除了布局自營的極充站外，極氪還從基礎(chǔ)車主數(shù)據(jù)出發(fā)，通過大數(shù)據(jù)智能選址模型，以精準(zhǔn)智能的選址策略，為用戶打造極充“1515便利電”：即15分鐘找到站、15分鐘充好電，讓充電如同去便利店一樣方便。未來3年內(nèi)，1515便利電將覆蓋90%以上的極氪車主，并將無限接近于100%。
在城區(qū)，極氪布局1515便利電極充網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化市內(nèi)通勤體驗(yàn)；在城際，極氪已和35家國內(nèi)優(yōu)質(zhì)公共運(yùn)營商合作，極氪充電地圖中已累計(jì)接入超61萬把優(yōu)質(zhì)第三方充電槍。
為了讓用戶的補(bǔ)能體驗(yàn)更智能、更高效，極氪智慧充電模式也向極致進(jìn)化，將補(bǔ)能全流程都融入到車機(jī)生態(tài)，從開始找站到結(jié)束充電，電池預(yù)熱、智能尋樁、智能降鎖等充電全流程實(shí)現(xiàn)100%去手機(jī)化操作，以上功能將從OS 5.1開始陸續(xù)推送。
100kWh的電池包，用這種新型20kW家充樁充滿電最快只需5小時(shí)；即便是品牌旗下容量最大的140kWh電池，一夜時(shí)間也能充滿。
在極充站、便利電、數(shù)十萬第三方好樁以及20kW家充樁的加持下，極氪將建成全方位、廣域覆蓋的充電網(wǎng)絡(luò)，為用戶提供更優(yōu)質(zhì)的充電服務(wù)體驗(yàn)。
● 全文總結(jié)：
經(jīng)過本文的介紹，各位應(yīng)該對極氪金磚電池有了一個(gè)更深入的認(rèn)識(shí)了，這種新型電池的問世把新能源車動(dòng)力電池的綜合性能推向了一個(gè)新的高度，更好地滿足了消費(fèi)者對充電速度和電池安全的雙重需求。隨著衢州極電工廠產(chǎn)能的進(jìn)一步釋放，未來將會(huì)有更多吉利系品牌會(huì)用上這種金磚電池，把純電動(dòng)車技術(shù)帶進(jìn)“金磚”時(shí)代。（圖/文/攝/汽車之家 常慶林）