有超快充还能3秒内破百，极氪新电池是刀片PLUS？

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在新能源车已经拥有近4成渗透率的情况下，想要更进一步地普及新能源车，如何解决安全焦虑、续航焦虑与（充放电）性能焦虑，成为摆在台面上的三大矛盾。实际上在它们背后，还有一项车企大多时候无法明言的焦虑，也就是成本焦虑。但对用户而言，造出满足需求，但无法满足钱包需求的消费品，也是枉然。所以极氪汽车这次在发布“金砖电池”时，并没有规避以上全部的四个焦虑。那么接下来，我们就从技术角度，拆解一下新电池是如何面对这四个问题的。


电池怎么做才安全

首先解决一个“天赋”问题，如果以安全为最高优先级，那么磷酸铁锂电池，是可以天然脱颖而出的。其橄榄石结构相比三元锂的层状结构，拥有与生俱来的高稳定性。在这一特点背后，磷酸铁锂还具备明显优于三元锂电池的成本控制力。所以仅在天赋端，选择磷酸铁锂作为电池正极，就已经可以很好地控制安全与成本两个焦虑。但这就足够了吗？市面上的磷酸铁锂电池不要太多，想要出圈，极氪这块金砖电池还有啥真本事？


其实电池技术也没那么高大上，无论是提升安全还是性能，总结起来无非两个方向。第一个是化学路线，也就是优化正/负极、电解液、隔膜等电池核心部件。第二个是物理路线，也就是优化封装工艺，在有限的电池包空间内闪转腾挪的能力。再直接一点来解释，即化学路线是帮电所有的电池去做一个“好人”，而物理路线是假设电池包中可能会存在“坏人”。


极氪的金砖电池在安全性上的理解，更多是偏向所谓“物理路线”。其实从形态上就能发现一点端倪，金砖电池单体呈现长条薄型的视觉效果。这主要是因为叠片工艺逐渐被广泛应用在磷酸铁锂电池上来。其在容量和性能上的优势，我们暂时按下不表。单说温度管理方面，由于卷绕工艺在电芯隔离，以及电芯内阻方面的劣势，导致电芯更容易发热，且电池包的局部容易出现不易排除的高温现象。于是叠片工艺开始更多被看好，特别是在各家的磷酸铁锂电池方案中（实际上这也是一种“物理方案”）。但叠片工艺对生产工艺、效率要求更高，特别是在一致性上要求苛刻，而一致性又是磷酸铁锂电池的“天敌”。所以，这一系列限制条件，或许也催生了极氪下场自研、自产金砖电池。


而在自研的基础上，极氪就有空间搞出更多大动作。比如最具代表性的“金砖”造型。这当然不是故意为了做成“金砖”的样子而存在，而是一层可以承受4000V直流高压的绝缘膜。电池包的盖板，则可以承受1000℃高温超过30分钟，以阻隔外部火势波及电芯。电池内部，电芯之间的隔热层采用吸热材料辅助降温。然后配合水循环冷却以及泄压通道等等，分别做好电芯在温度失控后的最极端考虑。当然，在此之前，还提供云端监控、安全警示、紧急断电等安全措施。总结来说，极氪金砖电池在对待温度控制，以及电池强度方面都下足了功夫。这也是金砖电池能够在被挤压的同时还能通过针刺测试的根本原因之一。
磷酸锂怎么做高容量、高性能

在安全性做足准备之后，我们就要开始聊极氪金砖电池的容量和性能了。还是从前面没聊完的叠片工艺入手，该工艺使得单体电芯的能量密度得以显著提升。但对金砖电池而言，更重要的是其布局灵活性更高。正因如此，通过一系列闪转腾挪，金砖电池的电池包空间利用率居然达到了夸张的83.7%。相同尺寸的电池包能够塞入更多电芯，那整体电池容量当然就上去了。如此设计的逻辑其实就是我们以前经常提到的动力电池无模组化。只不过极氪金砖电池这次玩得比较大。这样做的底气除了足够优化的布局理念，主要还是在包括前面提到的阻隔材料、盖板等零部件上，使用了更为优质，且空间占用更小的零部件。以及在温控、散热等方面做到无后顾之忧。


看到这里会发现，整个极氪金砖电池，我们一直在聊“物理层面”的话题。实际上金砖电池也有“化学层面”的努力，只不过努力的方向与我们前面聊的恰好相反，因为它主要是为了强化性能而来。此前我们也解析过多款磷酸铁锂电池技术路线，其中多次提到一个关键词“锰”。比较具有代表性的就是磷酸锰铁锂方案。锰的加入能够在保持安全性的前提下，增加电芯的能量密度。但缺点是锰的导电性能极差，配合磷酸锂，显然无法在性能上与三元锂相提媲美。改良的方案主要是在磷酸锰铁锂正极材料的基础上，再加上合适的金属元素增强导电性。但如何选择金属元素，以及比例、工艺等问题，也同样客观存在。


回到极氪金砖电池这边，我们可以先确定几个优先级。比如极氪旗下车型对性能的追求程度，以及这一轮需要卷800V超充的技术方案，都注定了电池的性能表现是不能忽视的。至于容量部分，极氪已经通过我们前面聊到的方法，解决了电池包的能量密度问题。于是我们可以得出一个结论，极氪对电池电芯是否加锰的需求并不大。反而对继续增加磷酸铁锂电池的性能，有着更高的要求。


如何提升动力电池的性能？简单来说就是加快锂离子在正负极之间的奔跑速度。实际上，如今的石墨负极在嵌入方面基本都是过剩的状态，所以大家过去的重点都主要放在正极材料上。但磷酸铁锂正极由于过于稳定的结构特征，导致锂离子在脱嵌时效率较低。为此，极氪金砖电池的办法是进一步“打碎”正极颗粒，配合特殊的导电剂，增加反应活性以及锂离子被释放的效率。另外，还配合调整了电解液，以及负极材料，用以加速锂离子传输，缩短和打通嵌入通道。不过在隔膜方面，极氪还是上了一道保险，三层复合多孔膜，用以保障锂离子传输过程中的稳定性。特别是在适配超充的情况下，有效限制被负极枝晶戳穿隔膜的可能性。最后，配合封装部分的多极耳、双极柱导流等设计，进一步提升电池包整体的充放电性能。


写在最后：磷酸铁锂的优势很清楚，比如成本、安全等等。这也是磷酸铁锂电池能够脱颖而出的先决条件。但问题也很清楚，容量、性能上不去。真堆上去了，安全优势又容易吐出来。极氪金砖电池在安全方面选择“保持框架”，容量方面选择“简化装修”，性能部分选择“铺设高速”。最终在成本可控的磷酸铁锂电池上，整出了适配800V高压平台，最高充电功率达到500kW，15分钟充电可增加续航超500km。同时，适配在极氪007上，满足2.84秒破百的性能表现。

来源：https://view.inews.qq.com/k/20231215A06HRA00
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