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创新引领电动汽车行业变革 逐步告别“充电焦虑”

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挖潜大功率快充

一般认为,电动汽车“快充”是指电池从0%充电到80%的时间小于30分钟的充电技术

在日前举办的电动汽车大功率充电试点专题研讨会上,宁德时代向参会代表展示了采用“超级铁锂+高能量密度快充石墨”体系的超级铁锂电池的充电过程。该产品可进行“5C”充电,演示过程仅用时7分12秒就完成了20%至80%的充电,而20%到100%的充电,也仅耗时13分8秒。

储能技术专家、Ecoflow创始人王雷博士说,“超大功率充电用的是高压直流技术,形象地讲,就是把电倾倒进入电池里”。“5C”中的单位“C”,指的是充电倍率,可以理解为充放电速率。锂离子电池的充放电倍率,决定了能以多快速度将电能存储到电池里面,或者以多快速度将电池里的能量释放出来。“1C”的电流,从满电到放电完全是用1/1=1小时;“2C”即1/2小时,也就是30分钟;5C则是耗时12分钟。一般认为,电动汽车“快充”是指充电电流大于1.6C的充电方式,也就是从0%充电到80%的时间小于30分钟的技术。

锂电池快充的技术核心,就是在不影响电芯寿命和可靠性的前提下,通过化学体系和设计优化,加速锂离子在正负极移动的速度。宁德时代新能源股份有限公司快充项目负责人王升威博士表示,在负极石墨表面,宁德时代采用了“快离子环”技术,相当于在石墨表面打造一圈高速跑道,极大加快锂离子在石墨层的嵌入,修饰后的石墨兼顾超级快充和高能量密度的特性。另外,电池内部的散热速率,也是影响倍率性能的一个重要因素。如果散热速率慢,大倍率充放电时所积累的热量无法传递出去,会影响锂离子电池的可靠性和寿命。宁德时代开发的快充产品,搭载自主研发的热管理系统,能充分识别固定化学体系在不同环境下的“健康充电区间”,拓宽锂电池的运营温度区间。

“大功率充电的需求非常明确,无论国内外,商用车、出租车、网约车等车辆都有迫切需求。尤其在车位、充电桩资源紧缺的北上广深等特大型城市,车主在很难找到车位充电的情况下,会对大功率充电产生强烈需求。”倪峰说,“但300kW以上的大功率快充产品在全球范围内都处于刚起步阶段,电池发热、设备体积、安全隔离等技术问题还有待优化,从技术成熟到市场成熟又有较长的路要走;此外,还有充电站建设、电网供电等基础设施配套问题尚待解决”。

管理与服务需更精细

专家表示,为促进电动汽车健康发展,充电服务的智能精细化管理,是大势所趋

我国已经连续3年位居全球新能源汽车产销第一大国。截至去年底,我国新能源汽车累计销量达到180万辆,在全球累计销量中超过50%。“根据市场趋势,2020年以后,三四百千瓦以上的大功率电动汽车会越来越多。”倪峰认为,“无论是充电堆还是电池本身,技术方面已经不存在什么问题”。另外,虽然早期运营商没有考虑功率扩容,但近年来,已经有越来越多运营商在集中式充电站预留了扩容空间,“更大功率的充电需求出现后,站、桩、堆都能直接扩容——增加相应的模块就可以了”。

中国电力企业联合会标准化管理中心副主任刘永东表示,在充电的方式上,未来电动汽车的趋势将是“私人交流充电桩日常慢充”与“公共快充补电”长期并存、互相结合。“对于使用电动汽车通勤的城市家庭而言,下班后在家使用私人充电桩充电,长时间的慢充已经可以满足大部分需求;在充电站使用快充,更多将是一种必要的补充”。

充电领域管理体制的优化是多位专家所盼。倪峰举了充电站电源模块冷却方案的例子。电源模块冷却主流方案有水冷、风冷模式,前者使用寿命长、可靠性高,但价格昂贵;后者价格低廉,但对环境要求高,长时间使用容易发生灰尘堵塞等现象。“国内的招投标‘价低者得’的机制让很多运营商采用了风冷模式,但使用不到两年就需要全部更换,算下来综合使用成本反而比使用水冷更高。”倪峰说。

在刘永东看来,私人充电桩的安装与管理仍有较大发展空间。“不少小区尤其是老旧小区,由于配电容量有限、物业不配合等原因无法普及安装;而利用技术平台推行并管理用电低谷时段充电的做法,也有待进一步推进”。充电服务的智能精细化管理,是大势所趋。

“我们今天谈论充电技术和管理、服务的提升,都是以电动汽车健康发展为大前提的。”倪峰说,“电动汽车最根本的动力仍然来自电动汽车本身,来自整个产业链生态的调整和变化。我们最关注的仍然是,取消相关补贴后,用户自发消费、使用电动汽车的欲望有多强烈,这是事关整个产业长远发展的关键”。

(经济日报·中国经济网 记者 喻剑)

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