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宁德时代811电芯初现真容

电动汽车想要更高能量密度动力电池,如同饕餮,怎么吃也吃不饱。中国电动汽车厂商现在翘首以盼的,是宁德时代的高能811电池

2019年3月,宝马X1插电式混合动力里程升级版上市,采用了宁德时代811电芯。宝马宣称,这是全球第一个量产811电池。此外,广汽Aion S、几何A两款车也在近期差不多将量产交车。蔚来ES6、小鹏P7、合众U、金康SF5等车型也将在2019年三四季度上市,同样采用宁德时代811电池。

日前,在宝马X1插电式混合动力试驾活动上,华晨宝马高压电池项目经理刘苗介绍了宁德时代811电池的若干信息,另外,结合几款车型的公告信息,我们也可以初步看到宁德时代811的一些参数。能量密度提升之后,车辆的续航确实大幅提升。

宁德时代811电池将带来什么?怎么保证能量密度提升之后循环寿命、安全性等其他性能表现?

1、续航提升立竿见影

811NCM电池,指的高镍低钴的三元动力电池(正极材料用80%的镍、10%的钴和10%的锰),由于高镍,高能量密度较高;由于低钴,成本又更为可控。但是,高能量密度必然带来电芯生产、系统管控的难度,没有金刚钻,谁也不敢揽这个瓷器活。

在比克、力神等圆柱企业率先将811电池量产之后,宁德时代一直到最近才开始量产811动力电池。一旦用了811电池,车型的续航里程都得到了大幅提升。

第一款应用宁德时代811电池的应该是宝马X1插混(下图)。

凭借这一电芯,宝马X1插混纯电续航大幅提升。由于811电芯的高密度,在电池包重量仅比老版本增加2.5公斤情况下,电池包能量密度提升61%,电量增长63%,纯电续航由此增加了83%,达到110公里,是目前量产插电式混合动力中最长的。

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资料来源:宝马汽车

电动车型采用811电池续航提升同样明显。吉利几何A和广汽Aion S都突破了500公里续航,能够排进国产纯电动轿车前列,电池系统能量密度分别达到182Wh/kg和170Wh/kg,比业界平均的140Wh/kg高30%和20%。

下半年将上市的蔚来ES6、小鹏P7、合众U、金康SF5等,续航也都将领跑同级车型。

2、811电芯能量密度有多高?

利用了宁德时代811电池之后,电动汽车动力系统能量密度大幅提升,几何A达到182Wh/kg,Aion S达到170Wh/kg。那么,811电池的电芯单体能量密度能到多少呢?

一般而言,业界对三元电池能量密度的预期是NCM 523 :160-200Wh/kg,NCM 622 :230Wh/kg,而NCM 811则要到270Wh/kg以上。 

但根据广汽新能源的透露信息,Aion S上应用的电芯能量密度是240Wh/kg。这指的是常规0.3C充放条件下的能量密度。

根据公告信息我们可以看到,Aion S(下图)所采用的电芯,在1C充放条件下,能量密度是235 Wh/kg。(由于充放电速度不同,充放电深度不同,差异是正常显现。)

以Aion S所用电芯规格和能量密度作线索,我们从还看到,另外有几个车型,也准备采用811电芯,但厂家并未广而告之。

其一是帝豪GSe,其电池包能量密度,按照推荐目录信息,是第一个达到180Wh/kg以上的,和几何A的182.44Wh/kg一致,电量也为61.9度,续航里程将达到450公里。它所用的电池系统很可能和几何A(下图)一致。

另外一个是东风风神电动汽车,续航里程也将达到508公里的高续航。

而宝马X1插混的电芯能量密度,在1C充放条件下,能量密度是213Wh/kg,相对纯电动几个车型更低一点。

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宁德时代两个型号的811电芯 

从能量密度来看,宁德时代的811并没有一下子将能量密度用到那么高,这对其他性能来说,当然是个好事。

3、循环次数、安全性何解?

NCM811材料能量密度高,但是也会带来其他问题。其中之一,是循环过程衰减快,倍率性能差,很大程度上限制了其大规模应用。

宁德时代是怎么解决的呢?华晨宝马高压电池项目经理刘苗介绍,宁德时代一方面在其NCM811材料采用包覆技术,掺杂了其他一些材料,另一方面采取了新电解液配方,以避免出现电解液和正极材料发生反应,提高倍率性能和循环性能。

此前,一般认为NCM811循环表现差,实验中都不足1500次,但宝马X1的电池在2500次之后,还能在80%以上。

另外,由于高镍,虽然容量增加,但是热稳定性持续下降影响到电芯的安全性(下图)。相对普通三元电池,811额定电压也降低了。宁德时代811电池的额定电压是3.61V,而此前宁德时代给乘用车的主力产品的电池额定电压是3.65V。

在电芯机械设计方面,宁德时代811电芯采取了机械顶盖防挤压、防爆阀及时泄压、铝制外壳抗压等,来应对电芯安全和热失控的控制。此外,模组、系统层级也相应增加了防护设计。

宁德时代的811来了,领头羊的示范效应将是巨大的。不过,811的生产、管控挑战仍然是非常大的。虽然多家车企都表示带811电池的车型已经量产上市。但从2019年4月之前的出货量来看,宝马X1在2019年4月生产了494辆,广汽Aion S在2019年3月和4月共生产28辆,还仍未放量。(完)

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