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        智駕網 2022-05-17 10:47
        快充技術現重大突破:充電5分鐘行駛160公里成為現實
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        要解決電動汽車的核心痛點主要有兩條路徑,一個是增加電池密度提升續航里程,另一個就是縮短充電時間。從用車習慣的角度來講,縮短充電時間其實要比增加續航里程更重要。如果為電池充滿電量的時間與加滿一箱油差不多,而獲得的續航里程也與一箱油能跑的距離相仿,那么電動汽車的用車痛點也將不復存在。

        在快充市場的明星公司,以色列StoreDot公司日前在以色列舉行的“EcoMotion Week 2022”活動上對外展示了自己的動力電池快充技術,在5分鐘的時間內為電動汽車補充可行駛100英里(160公里)的電量。


        這一技術有望在2024年量產。


        這是已知的動力電池可驗證的最快充電效率,正接近于人類加油的時間效率。


        這是歷史性的一幕嗎?


        StoreDot首席博士阿米爾·蒂羅什將“特斯拉Model S Plaid在4.3秒內從靜止加速到100英里/小時認為是衡量汽車與1953年阿爾法羅密歐迪斯科Volante在17.8秒內加速至100英里/小時相比的進步程度。


        而在充電方面,類似的進步即是實現在2分鐘內充電100英里,將現有技術再提升一倍以上的性能。


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        StoreDot此次演示的,是其中國合作伙伴億緯鋰能在中國工廠生產的一種名為“pouch”的電池,長度為300mm,寬100mm,其尺寸比特斯拉4680電池(寬46mm、高80mm)和傳統18650(寬18mm,高65mm)大不少。


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        據悉,在演示過程中,該電池在10分鐘內就從零充電至超過80%的電量,并且電池溫度穩定,從未超過33℃,遠低于StoreDot公司技術人員設定的推薦工作溫度。StoreDot公司還表示,該電池在每個關鍵參數上都表現出了最佳水平。

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        StoreDot官方表示,這次演示進一步驗證了公司的“100inX”戰略技術路線圖",其計劃是:基于其極速充電(XFC)電池的硅主導陽極技術和“極高能量密度”半固態電池的進步,設定了三個關鍵里程碑:




        到2024年實現5分鐘內充100英里電量(100in5),


        到2028年實現3分鐘內充100英里電量(100in3),


        到2032年實現2分鐘內充100英里電量(100in2)。


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        ▲ StoreDot的Extreme Fast Charge路線圖




        StoreDot研發副總裁Yaron Fein表示:"這項新技術是公司技術路線圖的又一個里程碑,我們已經交付了能夠超過1200次連續極端快速循環的電池。而我們的目標,是在今年年底前完成可供電動汽車使用的電池完成1000次以上的循環,并最終實現‘100in2’的目標?!?/section>

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        充電效率的提升,取決于能量密度和電池總容量兩個關鍵因素。

        在未來幾年內,電池能量密度的增加將在很大程度上取決于陽極和陰極性能的提高。

        因此,硅主導陽極和三元陰極,如鋰鎳鈷錳,有望繼續推動電池能量密度的進步。

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        ▲LiB能量密度繼續上升。圖片來源:BNEF



        阿米爾·蒂羅什博士表示,預計電池的能量密度(當受到緩慢充電時)從2021年的約240Wh / kg增加到2024年的略高于300Wh / kg。在同一時期,標稱電池組容量可能會從60kWh增加到超過75kWh。


        同樣,預計行業充電率將從大約2.4°C提高到3.0°C,全行業100英里的充電時間將從2021年的16.7分鐘減少到2024年的9分鐘左右。


        不過,他表示StoreDot在XFC電池中以硅為主導的陽極技術可以在2024年之前將其削減到6.3°C時約5分鐘。


        他強調StoreDot公司的“100in3”高能量密度電池組在2028年左右的實現將標志著電池性能的又一次巨大飛躍。


        他預計彼時電池能量密度約為450Wh / kg,標稱電池容量預計將達到92kWh,充電至100英里的時間減少到約3分鐘,效率再提高40%,然后到2032年減少到100in2(進一步減少33%)。

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        但要在10年內實現充電2 分鐘增加100 英里續航,預計StoreDot的電池到2032年將實現700Wh / kg的慢充電能量密度,容量為160kWh。

        在這種形式下,StoreDot的“100in2”電池預計可以實現在大約2分鐘內增加100英里續航。


        憑借990英里的潛在續航里程,由StoreDot的能量密集電池提供動力的電動汽車將達到甚至超過消費者的每次充電續航里程期望,從而解決對續航里程和充電挑戰的擔憂。


        不過阿米爾·蒂羅什博士認為這不是StoreDot一家公司可以獨立完成的,電動汽車構成了一個更大的生態系統的一部分,該生態系統也必須與電池同步發展。

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        雖然電池組的設計和化學成分在確定電池安全充電時間方面起著重要作用,但外部因素,如充電站的輸出功率以及充電電纜和插頭的載流能力,都必須支持極速充電,以增強用戶體驗并確保電動汽車在全球的快速采用。


        目前,對于3級直流充電,組合充電系統(CCS)規范支持在1,000V下連續高達400A,功率為400kW,盡管有幾家公司制造了可輸出高達500A的CCS充電器。


        在亞洲,以日本CHAdeMO為主的協會與中國國家電網公用事業運營商之間的聯合開發項目旨在將其提高到1,500V和600A時的900kW。


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        沒有這些技術的支持,想實現2分鐘增加續航100英里是不現實的。

        而在“EcoMotion Week 2022”活動的技術探討環節,StoreDot首席執行官Doron Myersdorf也提出了大幅改善電動車充電時間的倡議。


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        他認為,只有改善充電時間,才能加速大規模電氣化交通的普及,當人們可以在與加油站相同的時間內為他們的汽車充電時,電動車才能被更多的消費者真正接納。

        簡單的說,讓充電變得像加油一樣方便是StoreDot的目標。

        根據官方公布的信息,StoreDot的快充技術將繼續接受汽車制造商的測試。

        而同在“EcoMotion Week 2022”活動現身的汽車產業相關企業,還包括了通用汽車、沃爾沃、福特、現代、雷諾-日產-三菱聯盟和大陸等,StoreDot的快充技術是否會引起車企們的興趣,值得后續關注。

        不過戴姆勒和沃爾沃汽車已經是它的投資人了。

        對于中國市場來說,StoreDot是一個相對陌生的名字,這家公司成立于2012年,總部位于以色列的特拉維夫。該公司致力于電池技術,可以在短短數十秒內為手機充電,或在幾分鐘內為電動汽車充滿電量。

        但因與億緯鋰能的合作,在中國動力電池市場已經有不小的知名度。

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        StoreDot的充電效率上的突破,據稱是其利用納米技術合成了一種人造高分子材料,使用該材料開發出的電池可以更快的速度存儲更高的電量。

        專家解釋,這就像超高密度的海綿,能夠迅速吸收并保存水分一樣。

        這有望徹底解決電動汽車的核心痛點——充電時間太長,一旦這一技術投入使用,勢必將迅速改變汽車市場的格局,電動汽車將因此大大加快取代燃油車的節奏。

        也正因為如此,StoreDot的快充技術早就引起了相關企業的注意,戴姆勒在2017年9月就對其投資了6000萬美元,同時參與投資的還包括三星風投(Samsung Ventures)。

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        戴姆勒商用車業務負責人Martin Daum稱:“快速充電技術是一項非常重要的研究議題,對擁有戴姆勒各卡車品牌的車隊運營商而言更是如此,公司正與StoreDot共同致力于改進該項技術?!?/section>

        戴姆勒在對電動卡車進行研發時表示,由于電池成本過高、卡車載重后耗電量大,進而導致車輛需要頻繁充電,這兩大難題影響了電動卡車研發的推進。

        StoreDot首席執行官Doron Myersdorf表示:“若能夠在五分鐘內完成車輛的充電,將大大緩解司機的焦慮情緒。若駕駛員知道鎮上某處充電站只需花費5分鐘就完成充電,就像為內燃機車加油一樣便捷,他們會支持電動車的推廣的?!?/section>

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        2021年4月30日,億緯鋰能與StoreDot簽訂了《電動汽車戰略合作框架協議》,雙方就電動汽車電池分三個階段進行合作,有效期至2024年12月31日。

        根據協議:


        第一階段雙方將聯合研發和樣品測試,滿足試驗生產線的制造工藝,并制造工程樣品,以供StoreDot、億緯鋰能和電動汽車潛在合作伙伴評估;


        第二階段將啟動小批量生產;


        第三階段將成立合資企業,生產用于電動汽車的電池。



        其實,億緯鋰能與StoreDot的合作在2018年11月就已開始,雙方在量產“超高速可充電電池”方面建立了合作關系。之后,雙方還在2019年3月、2020年3月簽訂了框架協議修正案,以延長合作時間,深入合作對第一代快充電池、第二代快充技術進行研發。

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        2022年4月,沃爾沃也宣布加入,通過其風險投資部門沃爾沃汽車技術基金(Volvo Cars Tech Fund)投資了StoreDot,助力其在2024年實現“100in5”計劃落實。

        據悉,沃爾沃與StoreDot的合作將在沃爾沃和Northvolt建立的合資企業落地,該企業已經在瑞典擁有研發實驗室和電池工廠。

        這一投資項目,將令沃爾沃獲得StoreDot的快充技術。

        在2021年11月的時候,StoreDot宣布已經可以量產化學成分類似特斯拉4680的新電池,從零到完全充滿電量僅需10分鐘,而特斯拉當時宣稱可以在15分鐘內將4680電池充滿。

        之后,StoreDot開始著手實現大規模量產,并準備將電池送往汽車制造商進行測試。

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        StoreDot首席執行官Doron Myersdorf表示:“我們的技術以同樣的成本減少了50%的充電時間,但新技術的大規模生產仍需要時間。同時,新技術在全球汽車制造商手中進行測試也非常關鍵。距離2024年還有兩年時間,屆時新電池的大規模制造將成為現實?!?/section>

        在電動汽車的發展初期,存在兩大核心痛點,一個是續航里程低于燃油車,另一個是充電時間過長。

        現階段,續航里程短的問題已經基本解決,市場上的主流車型都已經突破了500km大關,越來越多的車型甚至開始突破700km。

        然而,充電時間過長的問題一直沒有本質提升,即便采用快充樁充電,量產車型仍需要40分鐘以上才能充滿。

        但針對快充技術,很多科技企業都在重金布局,國外企業包括瑞士AB、lonity、LG化學、英國石油公司(BP)等,中國企業包括寧德時代、蜂巢能源、領湃能源、微宏動力等。

        據悉,蜂巢能源的第二代4C快充電芯容量為165Ah,從20%充到80%的快充時間只需10分鐘,預計將在2023年第二季度量產,寧德時代的快充電池則可以在15分鐘內充滿至80%。

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        在整車企業方面,上汽、廣汽、比亞迪等主流車企也都發布了快充規劃。

        其中,上汽通用計劃到2025年沿用350V電壓平臺,充電功率200-250KW;廣汽乘用車到2025年將會在700-800V電壓平臺的基礎上實現進一步提升;比亞迪到2025年計劃將最大充電電流提升到300-400A,最大充電功率達到200-300kW。

        實現快充技術有兩條技術路線,一個是大電流快充技術,一個是高壓快充技術。

        特斯拉采用的是大電流快充技術,屬于并聯充電方式,技術難度較大,對電池的各個部分進行分區同時充電,對電路要求高,但安全性也高。

        高壓快充技術則被汽車企業廣泛采用,技術難度相對小一些,但發熱量較大,對于車輛的動力電池散熱技術要求更高。

        但經過多年發展,該技術也日益成熟,安全性得到了大幅提升。

        但無論是大電流快充技術,還是高壓快充技術,都在不斷發展升級,行業內規劃的快充技術路線圖也對發展趨勢做出了預測。

        未來,“超級快充技術”或將達到600A、1.5kV(1500V)、400kW以上的技術指標。

        一旦這一目標達成,用“加滿一箱油的時間”獲得超過燃油車續航里程的電量就將成為現實。

        屆時,電動汽車的核心痛點就將不復存在,電動車取代燃油車將徹底實現,純電出行時代就將真正到來。



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