宁德时代的麒麟电池跟比亚迪刀片电池、特斯拉4680电池一样,是电池的一种封装技术,属于动力电池的结构创新,不是电池新材料的创新,所以麒麟电池材料并没有太多变化,麒麟电池既可以是磷酸铁锂电池,也可以是三元锂离子电池。而4C快充的应用则主要在负极材料上的变化。
2022年6月23日,宁德时代发布了CTP3.0麒麟电池,根据官方的宣传,麒麟电池体积利用率达72%、磷酸铁锂版能量密度160Wh/kg、三元高镍可达255Wh/kg、实现续航超一千公里,支持5分钟快速热启动、10分钟快充,此外安全、寿命、效率、以及低温性能均实现提升。
CTP是什么?
2019年,宁德时代首创了电池CTP1.0技术,简单理解,即无模组电池包。传统结构是电芯⇒模组⇒电池包⇒底盘,而CTP1.0直接省掉了模组,直接把电芯集成到电池包上,同体积的电池包能够装更多的电芯,体积利用率达到了55%。
而麒麟电池属于宁德时代CTP3.0技术,在结构上进一步创新,体积利用率达到了72%,为目前最高水平。其中,比亚迪刀片电池体积利用率为60%,特斯拉4680电池为63%。既然电池包能够装载更多电芯了,能量密度就能进一步提高了。
麒麟电池能量密度有多高?
首先,这里讲的是系统能量密度,而不是电芯单体的能量密度(电芯能量密度>系统能量密度)。麒麟电池三元高镍能量密度255Wh/kg,因此电池包的电量,相比4680电池系统提升13%。宁德时代目前的NMC811三元高镍电池,能量密度达到了184Wh/kg,与自己对比,麒麟电池确实有了长足的进步。而麒麟电池磷酸铁锂版能量密度160Wh/kg,比第一代刀片电池的140Wh/kg也更高,不过大概率会被第二代刀片电池超越。
全面的性能提升如何实现?
根据官方的解释,麒麟电池取消了横纵梁、水冷板与隔热垫三者各自独立的设计,集成为多功能弹性夹层(如下图),结构进一步简化。夹层中微米桥连接装置,能够配合电芯在工作中的膨胀,进行自由伸缩,从而提高电芯全生命周期的可靠性。
此外,结构防护、高压连接、热失控排气等功能模块进行智能分布,且多个模块通用电池包底部空间,进一步增加了6%的内部空间。这些麒麟电池在CTP的基础上进一步提升体积利用率的核心。
进一步改善电池内部冷却系统,传统电池水冷功能件一般置于底部,麒麟电池则置于电芯之间,使换热面积扩大了4倍,有效缩短了一半的电芯温控时间,相邻两款电芯的热传导降低,避免出现热失控,有助于提高极端情况下,电池内部的快速降温。因此安全、寿命等得到了有效提升。
麒麟10分钟快充(10%充至80%电量)的实现,从电池材料的角度出发,主要取决于负极材料,电解液、导电剂起配合作用。麒麟电池负极原理是把人造石墨做成碳包覆的二次颗粒,同时添加碳基负极,以此来提高充电速度。