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宁德时代推出C2C和“无稀有金属电池”

2020-11-29   点击量:27

宁德时代正在布局两大黑科技,一是C2C(Celltochassis),即电池到底盘的一体化设计,二是下一代“无稀有金属电池”——不仅是无钴,连镍也可以替代掉(当然也不是磷酸铁锂离子电池),从而降低成本,进一步提升电池续驶里程。


关于C2C的进展,宁德时代新能源科技股份有限公司董事长助理孟祥峰向《电动汽车观察家》透露,他们目前正在和车企进行联合开发,具体上市时间取决于客户的产品规划,目前正处于攻关阶段。


宁德时代新能源科技股份有限公司董事长助理孟祥峰


八月十五日,“我国汽车论坛”在上海召开,会上宁德时代新能源科技股份有限公司董事长助理孟祥峰介绍了宁德时代对电池单体和材料研发、电池系统集成方式等方面的布局和成果,以及欧洲新能源汽车市场的崛起带来的挑战等内容。


1布局C2C和“无稀有金属电池”


在宁德时代看来,目前影响消费者购买新能源汽车的短板重要是购置成本高、里程焦虑、电池环境耐受性比较弱、充电时间太长、产品安全性以及保值率低六大问题。


(1)基础研究和集成化设计解决成本、续航等问题


在解决整车的性能、成本,包括续航方面,宁德时代重要在在电池基础性的研究和材料层级和集成化设计上进行突破。


基础性研究方面,宁德时代成立了21C创新实验室,重视基础研究、前沿研究。重点的攻关领域,包括金属锂离子电池、钠离子电池、全固态电池、锂离子电池智能设计、无损检测技术开发。


在材料体系方面,宁德时代通过高通用的计算和模拟的平台,实现三元材料的优化,目前三元体系已经逐步成熟,下一步要把相同的计算方法转移到下一代电池材料体系的开发中去。


集成化设计方面,在2017年左右,宁德时代将C2p的技术应用在磷酸铁锂的电池包上;2019年将这一技术进一步优化应用到三元的电池包上。这个技术可以将零部件的数量下降到40%,体积能量密度提高到50%。


宁德时代将进一步优化和集成,从C2p到C2C,整个电池系统设计和整车的底盘要高度集成,节省更多的中间环节,同时这个设计要和整车的电机及其控制器、高压系统、DCDC、车载充电机做成一体化设计,进一步提高体积利用率,提高能量密度,这一代的车型已经和客户做研发,它的续航可以达到800-1000公里。


(2)电池本体改进解决低温性能差


针对电动汽车低温性能差的问题,宁德时代从电池本体方面做改进,一是通过正极、负极和电解液液的优化,提高电池本体的低温性能;另一方面利用电池本身的内阻和电机控制器的集成优化,实现了利用电池内阻自加热的功能,这个自加热利用了电池本体和控制器的现有结构,没有新增任何硬件成本,只是在控制系统上做了优化。这个和电池外部加热相比,加热效率提高了4倍,可以达到每分钟2度以上的加热速率。


另外,加热更加均匀,温度梯度也从40度降低到10度,均匀性更加完美。孟祥峰表示,他们已经和主机厂在做车辆量产前的一些验证工作。


(3)开发长寿命电池解决衰减和残值低


针对电池的衰减和二手车的残值过低的问题,我们开发了长寿命电池,通过补给工艺将电池寿命提高到10000万次循环以上,可以将电动汽车的电池超过了车的寿命,这样梯次利用才真正变成了一个可以实现的技术方法,而不是目前的梯次利用只是大家停留在理念。电池只有做到真正的长寿命和高的可靠性,它的梯次利用才能变成现实。


孟祥峰表示,他们现在将这个技术已经应用到目前的储能电站上,在福建晋江储能电站上应用了这个技术,目前运行的良好,"我们希望这个电池从车辆报废之后用到下辆车,下辆车报废以后还可以应用到梯次利用的基站、电源上,这样实现一鱼多吃,实现了整车电池成本的下降。"


针对新能源汽车的安全问题,孟祥峰认为,新能源汽车安全问题原因是复杂的,有内部因素,也有外部因素。从电池本身来看,从材料的热稳定性、单体电池的耐高压、耐过充的技术上进行突破,同时从系统集成方面重点实现系统的防止热扩散,单体电池制造引发的内短路,目前难以完全防止,可以通过技术的提升,降低事故概率。


针对热扩散问题,孟祥峰表示,宁德时代现在通过电池包的设计,已经实现了电池系统不发生热扩散,即使单体内发生了热短路,发生了失效,整个电池包不会燃烧。


(4)下一代技术储备:“无稀有金属电池”


孟祥峰表示,宁德时代在下一代技术储备方面,除了固态电池和无钴电池以外,还布局更下一代的叫“无稀有金属电池”,不仅是无钴,连镍也可以替代掉,这样整车的续航可以进一步提高,整车成本可以大幅下降。


2今年欧洲市场或反超我国


孟祥峰认为,今年整个我国新能源汽车形势比较不乐观的,产业发展面对诸多困难,国内上半年新能源汽车销量同比下降44%,持续多年我国在全年产销量遥遥领先的状态今年碰到了挑战。欧洲今年上半年销量同比上升了50%,达到了40万辆,上半年也超过了我国。“全年看,超过我国的概率是非常大的。”


从2018年开始,国内补贴政策在持续退坡,对此相对的是,欧洲为了拉动新能源汽车的产业发展,从最近两年补贴在持续加码。目前看国内的乘用车最高补贴目前是2万左右。但是欧洲,德国和法国补贴额度单车最高达到了9000欧元和7000欧元,已经远远超过我国,助推欧洲新能源汽车产销快速上升。


约束政策方面,在我国和欧洲主机厂为了完成“双积分政策”和为了完成“碳排放法规”,在不得不去推广新能源汽车的产品和技术。


双积分法规方面,今年国内明确了到2023年的积分比例。而欧洲早在2014-2018年就明确了碳排放法规。


资料来源:宁德时代ppt


孟祥峰认为,我国跟欧洲相比有两个差异:1.欧洲碳排放法规制定了中长期的目标;2.目标相对严格和苛刻,主机厂已经判断它不发展新能源汽车,就根本无法完成这个法规。像欧洲的主机厂、大众、奔驰等公司都下定决心,其实补贴只是对他们一方面的刺激,最打动主机厂的还是碳排放法规给它造成的压力。


甚至很多国家已经开始禁售燃油车的计划,例如日本、德国,他们的禁售目标到2050年。不过,宁德时代董事长曾毓群在“第十二届我国汽车蓝皮书论坛”表示,他认为,这些国家实际速度可能比这个快很多。


宁德时代董事长曾毓群


曾毓群认为,现在车企对电动化的布局非常积极,而且在不断的变化中。很多车企希望建设的平台既做燃油车,又可以做HEV,又可以做pHEV,又可以做电动化,他希望他的平台是可以共享共用的。


所以国外主机厂在新能源汽车领域的推进力度非常大。


从产业投资来看,2017年,我国在新能源汽车全产业链的投资是欧洲的7倍,但是2019年欧洲的新能源汽车产业链的投资增速大幅提高。到了2019年的时候,欧洲是我国新能源汽车产业链投资的3倍,产业的投资趋势也发生了一个比较大的逆转。


32025年燃油车和新能源汽车平价


新能源汽车迟早要走向市场化的发展阶段,真正的市场化是新能源汽车能够和燃油车竞争。


能够竞争,就要做到平价。


资料来源:宁德时代ppt


孟祥峰认为,目前来看,从2018年到2019年左右,在补贴、免税、叠加油电差价的情况下,运营类的乘用车已经可以做到和燃油车具有经济性了。


随着技术的进步,电池成本的下降,另外就是随着“排放法规”的加严,燃油车的成本上升,在2023年左右,在没有补贴的情况下,私家车全生命周期的经济性和燃油车基本持平。


孟祥峰判断,到2025年左右,新能源汽车和燃油车首购成本能够实现持平。


钜大特种电池工程研究院

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