寧德時代新電池,10分鐘充280km,增程車要降價了?

6個月前買的增程車,現在就「過時」了?在今年10月24日之前,帶有寧德時代神行電池的增程車,基本已經解決了充電慢、饋電油耗高的固有問題,不過在這之後,摻有鈉離子的驍遙電池,更能適應極寒地區的用車場景,從官方給出的數據看,新電池的低溫工作環境,從之前的零下25度拉到了零下40度,快充速度和放電性能還沒有打折,充滿純電續航400公里,10分鐘充280公里,這意味著,用上這塊電池的增程車,在最冷的漠河也能正常開。

最讓我們更關心的是,繼首搭第一代鈉電池的奇瑞iCAR 03之後,寧德時代的「鈉電池」又一次出現在乘用車領域,這就產生了兩個疑點,一個是,除了在低溫環境的耐受能力加強之外,新發布的驍遙電池充電倍率還是和神行電池一樣,處於4C級,也就是說,若不考慮極端用車環境,之前那塊神行電池基本就已經夠用了,為什麼還要摻入鈉離子?難道,這塊電池是想把增程車的價格,給打下來?

鋰鈉混搭適應低溫,三年內看不到增程新技術?

需要明確的是,寧德時代新發布的驍遙電池,是增混車型(串聯式插電混合動力車型,即增程式)專用的電池,而之前的神行電池,純電車和增程車都能用,兩套電池的材料都是以磷酸鐵鋰為主,而之所以驍遙電池能做到更低的適應溫度,無外乎是調整了正負極材料配方、改良了電解液、加快鋰離子的嵌入速度,增大隔膜孔隙率,優化BMS,整套技術邏輯和之前的神行電池沒有太大變化。

不同的是,驍遙電池在電池的結構上,把鈉電池和鋰電池,按照一定比例和排列集成在了一個電池包內,要知道,鈉離子和鋰離子化學特性不同,低溫耐受度顯然不一樣,生命周期內的自放電能力自然不同,直流內阻增長也是肯定會出現的,電芯的一致性也有不小的挑戰,不過這可以從原材料的製造工藝上去解決,難點其實是在BMS上,畢竟要根據不同材料的屬性進行分區針對性管理,所以做到高倍率充放電,就得需要更精確的SOC監測才行,而鈉離子的原子質量要比鋰離子大3.3倍,而原子質量越小,能量密度越高,所以就可以用鈉離子來輔助標定鋰離子電池的電量,一方面能夠讓整個系統的控制精度得到保證,另一方面也就更容易讓BMS做到分區管理了。

解決完鈉鋰「混搭」電池包的BMS,接下來還是得對材料、電解液這些常規項目做適配性優化,因為鋰離子的金屬性比鈉離子強,所以更容易從正極脫離,為了加快脫離的速度,就可以用上一定量的金屬摻雜物加快導電性,從正極自由後鋰離子會集體沖向負極,縮短這個過程相當關鍵,所以新電池也用上了全新的電解液配方,目的就是降低粘度增加鋰離子脫溶劑化能力,這相當於給鋰離子「鬆綁」,但是鋰離子的脫嵌速度和能量密度之間存在矛盾,想達到更快的脫嵌速度,能量密度不能太高,解決的辦法也有,就是把極片做成多梯度分層設計,簡單說就是上層孔隙率高,下層是高壓實機構,最終來到石墨負極完成嵌入。所以,這次的驍遙電池在結構上,就和神行電池不同,正是由於質量和半徑更大的鈉離子電池加入,混合後電池活性比純磷酸鐵鋰更低,耐寒能力才得以提升,效果便是之前提到的那樣,低溫環境從零下25度提升到了零下40度,站到車主的角度看,以後即便是開車去極寒的漠河,也能像在溫暖的南方一樣正常充電和用車。

今年4月25日神行電池發布,10月24日驍遙電池又來了,剛滿6個月業內就快速出現了兩款適用於增程車的專用電池,而相比之下的增程器技術,迭代就沒那麼快了,除了現階段受到增程車企認可的窄長型缸體、小缸徑、更極限關閉進氣門、以及500Bar高壓直噴等技術之外,再有的「獨創技術」則寥寥無幾,阿維塔在今年下半年才發布了停機活塞主動控制和電子機油供給系統,不過接下來還有小米、智己、奇瑞等汽車品牌入局,是否會拿出全新的技術,就需要等待官方的更多信息了。但是從阿維塔副總裁雍軍看來,現階段的增程器技術基本已經到了上限,能改變的不外乎是更大的缸徑行程比、更高的高壓直噴壓力,除此之外有歷史性突破的新技術落地,可能在三年內都看不到,如此一來,我們也就能推測一波結論了,當增程器長期內都沒有新技術時,增程車對比插混或傳統油車的優勢之一,就只剩下大電池了,由此也就又引出了新的思考,當市面上出現越來越多的增程+高倍率大電池(尤其是鈉鋰電池)組合後,整車製造成本大概率會出現一定的下探空間,價格會不會有驚喜?

鈉電池不會取代鋰電池,但可以放大成本優勢

在乘用車領域,一般常見的只有三元鋰和磷酸鐵鋰,從本質上講,這兩類電池都算是鋰電池,通過寧德時代最新發布的鈉鋰混合電池看,未來有沒有可能,鋰電池被鈉電池徹底取代?答案是壓根不可能。電池技術發展至今,之所以最終會選擇鋰,而沒有選擇氫、鎳、錳、鈹、鈉、鎂、鋁等等,最根本的原因,就是在氫和氦之後,金屬元素排在第一的只有鋰,也就是說,在所有的金屬元素之中,只有鋰的原子質量最小,最有潛力造出高能量密度的動力電池,按照元素的化學特性,原子質量越大的元素,金屬性就越強,釋放電子的能力就越困難。

所以可行的辦法,始終都是將鋰作為主要材料,再不斷在摻入各類元素尋找最合適的方案,比如曾經能量密度高達300Wh/kg的NCM 811電池,同樣是以鋰電池作為基礎,在正極材料中摻入了80%鎳、各10%的鈷和錳,但是由於鎳的含量較高,熱穩定性不如中低含量鎳的三元鋰電池,所以熱失控風險和循環壽命都是不如523型和622型,另外,高鎳三元材料的技術門檻較高,對製備、製造工藝以及生產環境的要求遠高於常規三元鋰,所對應的成本不適用於售價中低端車型,因此這也是NCM811電池僅僅面市不到兩年就退出舞台的原因了。

那為什麼在三元鋰和磷酸鐵鋰已作為成熟技術後,還要再放大研發難度,開發鈉離子鋰電池呢?其中最大的原因,還是在成本上面。根據最新數據統計,我國是全球最大的鋰消費國,鋰消費佔全球54%,其中鋰礦上游原料的近七成依賴進口,再梳理一遍近五年原材料價格,2020年12月,碳酸鋰含稅每噸5萬元左右,2022年3月份暴漲90%,達到了50萬元/噸,2023年1月達到峰值51萬元,截止到2024上半年,最高價格12.5萬元/噸,而對比相同時期下的電池級鈉碳,每噸價格基本不超過10萬元,最新的數據是9.54萬元,對比之下顯然是鈉碳更有價格優勢。

另外在車規級電池製造過程中,由於鈉離子的半徑較大,容易破壞石墨的結構,所以石墨一般較難作為鈉電池負極的材料,更多的可以是由碳基材料、鈦基材料、有機材料來代替,甚至在正極的材料上,鈉電池也可以用上更廉價的金屬,比如鐵、錳、鎳等,做成鈉鎳氧化物、鈉錳氧化物、鈉鐵氧化物,總之,鈉電池從原材料就能做到降本,根據不完全統計,鈉電池最終的造價成本完全可以做到比鋰電池低三到四成,這對於無論是純電還是增程車來說,在大電池的需求趨勢下,成本固然會進一步降低。

當然了,相比起鋰電池,鈉電池的天然劣勢是效率低、壽命短、放電快,所以針對現階段對動力電池的需求看,鈉鋰混合電池確實是一個發展方向,這也就意味著,這類電池的成本必然比三元鋰甚至磷酸鐵鋰更低,所對應的新能源車型,未來的價格則有極大的可能會集體走低,總結下來就是,當奇瑞、智己、阿維塔、哪吒等30多家車企用上驍遙電池之後,價格可能會比現在的增程車有優勢,考慮增程的用戶,不妨再等一等。