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6月2日，搭載CTP3.0麒麟電池的極氪001車(chē)型在寧德時(shí)代總部交付，極氪CEO安聰慧出席了交付儀式，并現(xiàn)場(chǎng)給曾毓群介紹了001在提升電驅(qū)效率和能量回收方面的領(lǐng)先技術(shù)以及對(duì)1032km超長(zhǎng)續(xù)航的積極作用。其實(shí)寧德時(shí)代很早就有從客戶那邊購(gòu)買(mǎi)電動(dòng)汽車(chē)的習(xí)慣，在寧德總部有很多不同車(chē)企的電動(dòng)汽車(chē)，包括特斯拉，廣汽，蔚來(lái)，小鵬等。這一次購(gòu)買(mǎi)的極氪品牌是麒麟電池140kWh高比能電池包的首發(fā)車(chē)型，意義非凡。在早些時(shí)候，極氪009MPV也完成了140kWh麒麟電池的選裝銷(xiāo)售，網(wǎng)上已經(jīng)有電池包的拆解視頻和信息，本文帶你分析麒麟電池的首款高比能電芯。
一、麒麟電池首款高比能電芯分析 極氪009這款麒麟電池標(biāo)稱能量是140kWh,整包標(biāo)稱容量是365Ah, 成組方式是2P108S(想不到用了麒麟電池，還采用400V的系統(tǒng)，并沒(méi)有升級(jí)到800V, 可能是為了能夠跟普通電池版本通用電驅(qū)動(dòng)部件吧)。由于是2P, 所以單電芯容量是182.5Ah。這么大的電池，一般容量都不會(huì)出現(xiàn)小數(shù)點(diǎn)。但是現(xiàn)在很多供應(yīng)商都去除了電芯篩選配組的環(huán)節(jié)，于是就用最低的電芯容量計(jì)算價(jià)格，一方面又怕吃虧，另一方面又怕低容，所以就用了0.5這么高精度的表示方法。182.5Ah通常是電芯容量的3Sigma下限值，在實(shí)際測(cè)量中，電池包的容量肯定是大于365Ah的，一來(lái)是有溫升，二來(lái)電芯的平均容量就大于182.5Ah?！半妱?dòng)汽車(chē)用戶聯(lián)盟”攜手天津中汽研的測(cè)試結(jié)果顯示，在25℃ 1C放電倍率下，電池包容量為372Ah, 能量為142kWh, 確實(shí)是超過(guò)了額定值的。除了“電動(dòng)汽車(chē)聯(lián)盟用戶”之外，“知化汽車(chē)”也拆解了極氪009并且對(duì)外銷(xiāo)售其零部件，包括電芯。公眾號(hào)“才神道”直播了這款電芯，并且進(jìn)行了初步的測(cè)量，其尺寸為39*200*120（厚*寬*高），重量為2.2737kg。通過(guò)前面的分析可知單個(gè)電芯的能量為140*1000/2/108=648.15Wh, 這樣計(jì)算電芯的能量密度為285Wh/kg。要知道這款是方型鋁殼電芯，一般高電壓523配合石墨負(fù)極也就能達(dá)到240~250Wh/kg的能量密度，在此基礎(chǔ)上提高15%以上一定是用了硅碳負(fù)極的。再計(jì)算一下電芯的額定電壓，648.26/182.5=3.55V,大幅度低于目前高電壓523的3.7V, 可見(jiàn)這款電芯的正極不是中鎳高電壓材料，而是高鎳三元材料。3.55V的電壓比松下給Tesla供貨的21700電池的電壓3.65V還要低一些，而后者已經(jīng)饞了大約3~5%的硅材料，所以說(shuō)麒麟電池這款電芯摻雜的硅可能達(dá)到了10%左右，負(fù)極容量可達(dá)450~500mAh/g。此外，松下用的是NCA材料，鎳含量達(dá)到了90%以上，國(guó)內(nèi)普遍是NCM811材料，一般鎳含量在83%左右，鑒于如此高的比能，這款硅基電池鎳含量可能在88%以上，容量發(fā)揮能達(dá)到200~210mAh/g. 此外，這款電芯防爆閥是朝下的，這樣能做到NP2.0也就是熱電分離，更好地改善單個(gè)電芯熱失控的安全，不過(guò)要注意防止電解液對(duì)防爆閥的腐蝕，內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要優(yōu)化。作為對(duì)比，極氪001最早的100kWh版本搭載的是Ni55電芯，能量密度達(dá)到了250Wh/kg, 電芯大約是246Ah，108串。目前麒麟電池2P之后容量為365Ah, 容量提升了48%，但是能量密度提升只有15%左右。這主要是硅基負(fù)極雖然容量提高了，但是電芯的平均電壓卻降低了，影響了能量密度的提升（備注：極氪100kWh電池包電芯的大面朝向跟大眾MEB模組類(lèi)似，跟目前麒麟電池的朝向是垂直的，兩款電池包內(nèi)部結(jié)構(gòu)區(qū)別很大）
二、硅基電池應(yīng)用前景 硅負(fù)極已經(jīng)研發(fā)了很多年，之前只在小電芯中取得了規(guī)?；纳虡I(yè)應(yīng)用，比如松下的21700圓柱電池，通過(guò)摻硅的方式將容量提高到了4.8Ah左右，以進(jìn)一步滿足電動(dòng)汽車(chē)對(duì)高比能的要求。但是這款電芯按照國(guó)標(biāo)方法（1C充放）的實(shí)測(cè)壽命只有500~800次（衰減到80%），遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于一般動(dòng)力電池的1500次壽命。不過(guò)從特斯拉車(chē)主的反饋來(lái)看，其車(chē)輛在行駛了20萬(wàn)公里后還有90%以上的能量，說(shuō)明電芯的衰減并不嚴(yán)重。一方面，按照單次充電續(xù)航500km計(jì)算，20萬(wàn)公里也就相當(dāng)于400次循環(huán)，可見(jiàn)大電池長(zhǎng)續(xù)航能夠大幅度降低電芯循環(huán)次數(shù)。另一方面，由于電池包能量比較大，通常大家都不會(huì)循環(huán)到0%SOC，一般的循環(huán)在20~90%之間比較多，低于20%系統(tǒng)會(huì)報(bào)低電量，這一點(diǎn)跟手機(jī)類(lèi)似。所以電芯不是滿充滿放，而是在一定SOC區(qū)間范圍內(nèi)充放電，所以壽命也會(huì)長(zhǎng)一些。 更為tricky(狡猾的)的是，在20%以上的SOC循環(huán)，硅材料基本沒(méi)有利用上，都是石墨材料在嵌鋰脫鋰，所以其壽命可以更長(zhǎng)。今年榮耀在發(fā)布青海湖電池技術(shù)時(shí)，提到了他們的硅碳負(fù)極電池具有低壓電荷聚能技術(shù)，通俗的講，就是硅負(fù)極放電電壓平臺(tái)比石墨的要低0.15~0.2V左右，一般對(duì)于LCO電池，下限電壓3.5V左右，而采用硅基負(fù)極的話能在3.5~3.0V中釋放很多容量(但其實(shí)要注意的是，由于硅基電池的BMS也是標(biāo)定過(guò)的，顯示的百分比是SOC，由于電壓偏低，在同樣是20%電量情況下，硅基電池的電更加不耐用，這一點(diǎn)可能會(huì)給用戶帶來(lái)困惑)。由于用戶一般都會(huì)在20%左右就充電，這樣硅材料就沒(méi)有機(jī)會(huì)放電，不反應(yīng)的話也沒(méi)有發(fā)生體積變化，其壽命就會(huì)延長(zhǎng)很多，這就解釋了盡管滿充滿放循環(huán)很差，但是硅負(fù)極電池依然是大家追求的方向，因?yàn)殡S著能量的提高，消費(fèi)者滿放的機(jī)會(huì)大大地減少，電池的壽命有了保障，企業(yè)也就沒(méi)有了后顧之憂。 所以說(shuō)硅基負(fù)極的前景是較為樂(lè)觀的，3C領(lǐng)域目前華為，榮耀，小米等企業(yè)都在用硅負(fù)極電池。動(dòng)力領(lǐng)域，尤其是圓柱電池，無(wú)論是18650，21700還有4680，由于其天生能應(yīng)對(duì)硅的膨脹，而且容量小，安全好控制，尤其是46系列的圓柱能夠在不改變材料體系的基礎(chǔ)上將電芯能量密度從2170的255Wh/kg提高到285Wh/kg(參考從能量密度角度分析4680大圓柱電池的優(yōu)勢(shì))，有望助力硅負(fù)極大面積推廣。同時(shí)，這一次CATL把硅基負(fù)極用在了容量高達(dá)182.5Ah的鋁殼電池上，匹配麒麟電池高效的散熱能力以及NP2.0熱電分離技術(shù)保證熱失控安全，或許會(huì)加快硅基負(fù)極在動(dòng)力電池的滲入速度。同時(shí)，凝聚態(tài)電池年底也有望進(jìn)入量產(chǎn)階段，也是硅負(fù)極應(yīng)用的重要場(chǎng)所。 
小結(jié)：千呼萬(wàn)喚始出來(lái)，雖然晚了一個(gè)半月，麒麟電池終于正式開(kāi)售，開(kāi)啟了商業(yè)化的步伐。通過(guò)上述分析可知，目前極氪車(chē)型上不僅是CTP3.0麒麟電池在集成上的升級(jí)，還有電芯層面的升級(jí)，285Wh/kg的高鎳硅碳電池比之前的高電壓Ni55電池在容量和能量密度上都有較大升級(jí)。值得注意的是，極氪009麒麟電池包能量密度約為205Wh/kg, 質(zhì)量成組率僅為72%左右，低于目前主流的75~80%的水平，后續(xù)還有更大的提升空間。但是跟采用硅碳負(fù)極的46系列電池比較（億緯鋰能的46110電池能量密度也是285Wh/kg,系統(tǒng)比能190Wh/kg左右），麒麟電池包能量密度還是要比圓柱電池高8%。即使按照77%左右的質(zhì)量成組效率，電池包比能量接近220Wh/kg, 離麒麟電池最高的255Wh/kg還有差距。此外，目前麒麟電池帶電量達(dá)到了140kWh, 跟蔚來(lái)汽車(chē)的150kWh半固態(tài)電池包還有一定差距，后面可能還是需要凝聚態(tài)電池進(jìn)一步提高電芯能量密度了，才能使系統(tǒng)能量密度達(dá)到255Wh/kg，帶電量也能超過(guò)150kWh。
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