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    破局“补能焦虑”:XFC极速充电技术

    2022-11-24 17:15:30

    来源:第一电动   作者:新能源采编

    阅读:1226

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    [摘要] 极速充电 (XFC)是电动汽车产业跨越发展的关键赋能技术,已成为全球新能源产业竞争的焦点。巨湾技研通过电芯材料体系与电池系统的体系化研发,在电池充电效率的突破上取得阶段性成果。 2022年11月16日,由盖世汽车主办,上海虹桥国际中央商务区管委会、上海闵行区人民政府指导,上海南虹桥投资开发(集团)有限公司协办的

    极速充电 (XFC)是电动汽车产业跨越发展的关键赋能技术,已成为全球新能源产业竞争的焦点。巨湾技研通过电芯材料体系与电池系统的体系化研发,在电池充电效率的突破上取得阶段性成果。


    2022年11月16日,由盖世汽车主办,上海虹桥国际中央商务区管委会、上海闵行区人民政府指导,上海南虹桥投资开发(集团)有限公司协办的2022第二届汽车动力电池论坛上,广州巨湾技研有限公司营销中心市场营销总监安继良强调:“在补能焦虑取代里程焦虑的当下,高功率快充必将成为一大趋势。”



    破局“补能焦虑”:XFC极速充电技术


    安继良 | 广州巨湾技研有限公司营销中心市场营销总监


    以下是演讲内容整理:


    我计划从四方面进行分享:第一,新能源汽车行业的发展现状;第二,极速充电技术的发展趋势;第三,极速快充技术的解决方案;第四,XFC的超充建设生态的基本情况。


    新能源汽车行业发展现状


    过去三年里,中国新能源汽车的保有量、增长率和绝对值都保持增长态势,今年10月份,新能源汽车渗透率超过30%,再创新高,实际上已经提前超越国内的“十四五”规划。


    大量行业研究数据显示,未来十年,新能源汽车在发展上会迎来更大变化:第一,2010-2020年之间,每年汽车的增购量都在千万级,一般过十年左右,会进入一个比较明显的换购期,国内汽车的生命周期大多在5-8年,现在我们了解到,新能源车的换购率可以达到30%。


    第二,从市场和用户的角度出发,目前对新能源汽车有三点特别关注:


    首先,安全焦虑,随着技术进步和法规的完善,安全问题会逐渐得到解决。


    第二,里程焦虑,实际上,现在新能源汽车里程数在500-600km,基本上能满足用户需求,尤其现在部分车型的里程数已超过1000km。


    第三,补能焦虑,比如每年到国庆节或者是其他长假的时候,高速公路排队四小时,充电一小时是电动车车主的普遍焦虑。


    充电效率低是产生补能焦虑的关键原因:燃油车领域,加油枪有240万个,服务了3.1亿辆传统燃油车,车枪比是125:1;然而,电动车领域,而中国有360万个充电桩,只服务了1100万辆新能源汽车,车桩比是3:1,两个比值差了近50倍。


    由于充电效率低,补能焦虑在接下来会代替里程焦虑,成为用户、市场、主机厂更为关注的一点。此外,在动力电池的国家补贴结束后,还会迎来用电补贴:如广州等地方政府已经推出“将用电补贴推广到基础设施建设中”的政策,以上是关于市场和用户的情况。


    XFC极速充电技术发展趋势


    什么是XFC极速充电呢?国内称之为大功率充电,是包含电池、整车、成体系化的充电设备在内的一套系统。


    XFC在国际上有几个定义:1、0~80% 电量充电时间≤10分钟;2、新增≥55度电或≥322km续航;3、电池比能量≥200Wh/kg;4、平均充电倍率≈6C;5、充电桩设备的功率≥400kW(美国)/350kW(欧洲)。


    国内的情况是,新国标正在修订;此前充电联盟相关的调研报告中定义“大功率充电”有以下三点:1、充电功率在350kW以上;2、充电10~15分钟(与传统燃油车的加油时间接近);3、以单枪方式给车载动力电池传导充电的技术。


    XFC极速充电 (eXtreme Fast Charging)是电动汽车产业跨越发展的关键赋能技术,已成为全球新能源产业竞争的焦点。实际上,国和国之间的竞争主要是在科技、支柱性产业核心能力等方面的竞争。


    美国能源部(DOE) 已识别确定XFC为实现电动汽车被广泛采用所必须克服的关键挑战,并设定了到2023年把电动汽车快充时间先缩短到15分钟以内的目标。欧洲充电网络IONITY正在积极布局350kw的充电网络,规划在2025年建成7000个充电桩,以推动XFC的发展。


    以上是国际在极速充电领域的举措与发展方向。


    再介绍下国内外车企快充研发情况:国外有特斯拉V3超级充电和保时捷Taycan,国内有小鹏G9和长城的沙龙机甲龙。


    具体看数据,小鹏G9的车型搭载的是800V高压电池包,最大充电功率480kw,充电5分钟,里程可达200KM。机甲龙的车型搭载800V高压电池包,最大充电功率是480kw,充电10分钟,里程可达401KM。


    2022年8月,巨湾XFC极速电池(6C倍率版本)搭载广汽埃安AION V Plus 70极速快充版正式发布:可实现8分钟充电0-80% 电量,5分钟充电30%-80% 电量,属于国际领先的快充水平。


    这个技术要快速发展,就要克服三个关键点:第一,快充电池变革。实现200kW 级快充需 2C+电芯。400kW 级快充需 4C+电芯,并在电池包层面通过电芯模组串并联实现 800V 电压。


    第二,高压架构变革。400kW级快充需要800V 高压架构。电驱动层面,相比400V电机,800V 电机的轴承防腐蚀和绝缘性能需要提升;此外,800V电控采用 SiC 功率半导体,提高耐压等级的同时带来器件损耗降低(50%+)、续航里程提升(约 5%)。


    第三,充电设备升级。高功率桩的散热、轻量化要求提高,液冷电缆可进一步实现电缆小型化、轻柔化,充电枪可长期工作,温度<55℃。


    以上三点中,其中,电池技术是最大瓶颈,目前,巨湾技研已经有两款3C和6C倍率的电池进入了量产,接下来分享下我们的XFC极速充电解决方案。


    XFC极速充电解决方案


    巨湾技研(广州巨湾技研有限公司)成立于2020 年9月,是广汽集团首家内部孵化的混合所有制高科技民营企业。


    公司聚焦XFC(eXtreme Fast Charging)极速充电电池和新一代突破性储能器及其系统的研发、生产、销售和服务,致力于成为客户满意、员工信赖、社会赞誉的一流创新型企业,为人民的美好生活持续创造绿色环保的高科技产品、服务和价值。


    公司自成立以来发展迅猛。巨湾团队已从成立时的10余人扩大到近500人,并迅速成长为广州市“独角兽”企业,其中,创始人团队的核心成员都有汽车行业的长期从业经历,属于“最懂汽车的电池人”,2019年10月,XFC极速电池样件功能测试完成;2021年8月,巨湾技研“XFC极速电池技术”正式发布,获得最快充电世界纪录认证;2021年9月,搭载巨湾技研XFC极速电池的广汽AION V PLUS车型正式全球量产发售。


    2022年8月,巨湾技研携“巨湾XFC极速电池及其极速充电成套解决方案”亮相2022世界新能源汽车大会,巨湾XFC极速电池(6C倍率版本)搭载广汽埃安AION V Plus 70极速快充版正式发布;可实现0-80% 电量充电时间8分钟,30%-80% 电量充电时间5分钟。


    这些成果背后,是巨湾技研对于电芯技术的持续深研。技术层面,巨湾技研通过电芯材料体系与电池系统的体系化研发,有效提升“充电效率”,打破电池充电效率低的难题。这部分的工作主要有以下两个层面:


    第一,电芯材料体系全面综合寻优。这层面的工作又可以细分为以下3点:


    1、提升迁移效率,应用高孔隙覆陶瓷隔膜和新型低粘度、高效率电解液,降低电解液离子迁移阻力,提高迁移速率。2、提高嵌入速率,在负极采用特有的软/硬碳包覆改性技术,提高嵌入速率。3、提高导电能力,自研新型导电剂,搭建高效的立体导电网络,提高电导率。


    第二,电池系统创新设计。这部分主要有四个关键点:900V高电压Pack方案;高效的双层液冷系统;XFC最优充电策略;隔火隔热防护系统。


    综合来看,巨湾技研的XFC极速电池有三大特点:极速快充;超长寿命;可靠安全。



    破局“补能焦虑”:XFC极速充电技术


    图片来源:巨湾技研 安继良


    XFC极速电池性能优势


    接下来主要分享下巨湾技研做到用车全周期终身极速快充的原因。主要原因在于巨湾技研采用自研新型材料(高孔隙覆陶瓷隔膜、高效率电解液、负极包覆改性技术、新型导电剂、立体导电网络),配合高效的热管理系统(双液冷系统,采用高效的散热设计、芯严格控制在安全温度运行(15-45°C)),降低电池发热量,有效提高电池耐久性。


    为什么能做到安全可靠?这是因为在电芯安全温控方面,巨湾技研也做的非常到位:1、严格控制充电过程,在0-85%电量区间内高倍率充电,有效抑制析锂和过充。2、采用热控制技术,高散热效率和隔热防护系统,确保热失控情况下的电池安全。


    XFC超充生态建设


    从动力电池市场来看,有的友商聚焦在高续航,有的聚焦在低成本量化,巨湾技研主要聚焦在极速快充,可以说是极速快充行业的开创者,技术上的引领者。巨湾技研希望可以解决行业痛点、让市场社会资源更高效化,而聚焦于极速快充领域能够赋能新能源汽车,让用户有比较好的充电体验。


    最后分享一下XFC的超充生态建设,巨湾技研推出的XFC超充设备,采用冷却液系统,使用冷却液循环管道包裹住充电线,冷却液在管道中循环带走充电产生的热量,从而实现降温效果,具有1、散热量大,降温稳定、对环境依赖小;2、功率更大、枪线重量更轻更细;3、最高功率600kW,最大电流600A等优势。


    2022年4月,巨湾技研同埃安、广州的其他企业共建“超充之都”,2022年7月,巨湾技研携手中国汽车动力电池产业创新联盟、中汽研牵头成立全国首个“电动汽车产业极速充电生态联盟”,有20多家的车企、30多家的充电桩运营企业加入其中。


    以上就是巨湾技研关于XFC的成果、技术、生态布局。巨湾技研的董事长黄向东提出过一个口号:巨湾技研要成为XFC极速充电技术引领者,以巨湾之“芯”打造“国之长板”,中国要在新能源技术领域保持强有力的竞争力,确保不被国外卡脖子,就需要本土企业发力核心技术,为建立“国之长板”贡献力量。


    (以上内容来自广州巨湾技研有限公司营销中心市场营销总监安继良于2022年11月16日由盖世汽车主办,上海虹桥国际中央商务区管委会、上海闵行区人民政府指导,上海南虹桥投资开发(集团)有限公司协办的2022第二届汽车动力电池论坛上发表的《“补能焦虑”的破局之路——XFC极速充电技术》主题演讲。)

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