宁德时代即将发布6C快充技术？

8月7日，CATL发布预告称将在8月16日举办新品发布会，主题是[快]进新世界，预示着将要发布快充电池技术。值得一提的是，上个月在上海嘉定举办的“2023中国汽车论坛第五届全球汽车技术发展领袖峰会”上，宁德时代首席科学家吴凯透露称，其新产品充10分钟电，可以跑400公里，只是比加油略慢一点，有望在2023年推出（对应理想纯电车型）。不仅如此，吴凯还提到，“快充技术的下一步就是和加油一模一样，5-7分钟跑400公里，这是CATL正在研发的，我相信很快就能把产品推出来”。那么此次宁德时代的发布会是不是要发布吴凯提到的5~7分钟的快充技术呢？本文带您一同分析。

一、CATL到底会发布怎样的快充技术

CATL在其微信公众号上提到“我们笃定，科技不是为了满足少数人的需求；我们执着，让每次创新都是跨越性的一步；这一次，意义深远”。从这些言语中可知CATL应该不会只发布过去已经提到过的技术，比如与理想汽车合作首发 的4C 快充麒麟电池技术，这从侧面印证了这次的快充倍率可能超过4C。

与此同时，科技不是为了满足少数人的需求，说明快充技术要搭载到目前已经大规模普及的车型当中，考虑到目前磷酸铁锂车型市场份额已经超过60%，很可能是要发布基于LFP正极的快充技术。那么其倍率到底是多少呢？是跟三元电池一样的4C还是更高一些呢？仔细观察，发布会海报除了文字之外，还有右侧的图形，其结合起来非常像数字“6”（参考以下图片）。

追溯历史，CATL最早在2017年就推出了快充电池系统，主要应用于电动大巴车领域，采用“超级铁锂+高能量密度快充石墨”体系的快充电池，5C产品系统能量密度在70Wh/kg以上，3C型产品在115Wh/kg以上，循环寿命可达10000次。彼时快充系统主要的问题是能量密度很低，且成本较高。从2017到2023，6年过去了，动力电池技术也发生了很大的改变。

一方面，LFP电池能量密度不断提高，单体达到了180~190Wh/kg, 系统140~150Wh/kg.另一方面，随着CTP技术的普及，尤其是麒麟电池的横空出世，其高效的热管理系统能够将电芯温度控制得很好。虽然理想的4C快充麒麟电池主要体现在散热上，但反过来，麒麟电池也是可以给电芯加热实现快充的，类似于Tesla Model 3(图片|配置|询价)中的圆柱电池预热后快充。所以说，这一次发布的快充技术很可能是基于LFP正极材料的6C预热快充：

一是纪念首代超级快充技术从2017年到2023年正好6年

二是对应了海报中的数字6，并采用了更加普及的LFP电池

宁德时代发布会海报（右侧经过裁剪）

二、铁锂快充的难点在哪里

前面已经提到过，快充型LFP电池技术早在2017年就在大巴车上量产了，为何到今日还没有在乘用车领域普及呢？除了能量密度低以及成本高之外，还有两个问题不容忽视。首先是磷酸铁锂电池的内阻比三元电池要高，在之前的文章中已经提过，比亚迪刀片电池135Ah左右，其内阻高达1.1mΩ(刀片电池电阻有多大), 而快充型三元电池，容量140Ah左右的其内阻只有0.3~0.4mΩ(4C+快充能成为主流吗)。

快充时由于倍率很高，充电电流也很大，考虑到ΔV=I*R内阻大的时候极化电压很高，也就是很容易就达到电芯的上限电压，影响了快充的进程。尤其是考虑到电芯容量以及内阻的不一致性，在电池系统中实现快充难度会更大。这一点王朝阳老师在2021年初发表的Nature Energy文章Thermally modulated lithium iron phosphate batteries for mass-market electric vehicles中已经有所分析，参考下图最左侧的室温3C充电，在4分钟左右的时候，LFP电芯已经达到了3.65V的上限电压（LFP电压曲线很平，10%SOC电压就接近3.2V了），而三元622电芯电压还不到4V, 还能够继续快充。

所以说，想要实现LFP电池的6C快充，必须大幅度降低其内阻。作为热管理领域的专家，王老师给出的解决方案是电芯里面内置镍片进行加热，当加热到60℃的时候，LFP电池内阻下降明显，能够持续4min进行6C充电，然后转为恒压充电，倍率逐渐下降，既能满足10min充满80%，又能避免析锂。作为对比，三元622电池因为电压上限较高，虽然可以实现6C充电6min，但是在4min以后就开始析锂了，当然这也与三元材料容量高，石墨负极厚度较大有关系。而铁锂电池对应的石墨负极比较薄，天生更容易快充。

图片源自王朝阳教授Nature Energy文章

除了内阻之外，LFP快充的第二个问题是其开路电压（OCV）曲线很平滑，很难通过电压估算SOC状态以避免负极石墨的析锂。所以必须通过缜密的材料设计以及精细的仿真模拟，来确保电芯不析锂。尤其是干法PP隔膜各处孔隙不均匀，快充时容易局部析锂。上面提到的王朝阳教授的文章采用的LFP电池并不是针对快充优化的，其负极选取了低表面积更稳定的石墨，只是单纯靠加热来实现快充。

而CATL的快充电池会在材料以及电解液体系上进行优化，比如在2017年就提出的负极“快离子环”以及正极“超电子网”技术（还要匹配涂炭铝箔），此外还包括各项同性石墨，超导电解液，高孔隙隔膜，多梯度极片，多极耳以及阳极电位监控等。

尤其是阳极（石墨负极）电位监控，该项技术欧阳明高院士也提到过，主要是通过三电极的设计来分析石墨负极在不同温度，不同SOC，不同快充倍率下的电压，要求其不要低于0V(通常还会留有余量，比如不低于5mV)，通过积累的数据再结合电芯的仿真模型，就能够在实际应用中没有三电极的情况下也能知晓负极石墨的电位，动态调节充电倍率以避免析锂（考虑到快充电池使用了多梯度极片，传统的体积平均理论对于电芯在高倍率充放电下的精度可能不高，而清华大学李哲老师开发的，易来科得正在商用化的多场耦合机理模型 更加适用于高倍率场景）。所以说，CATL即将发布的6C快充铁锂电池应该是集材料创新，电芯设计，仿真模拟以及系统热管理优化的大成之作。

图片源自CATL官网前沿技术超快充

小结：随着搭载140kWh的麒麟电池正式商用化，目前纯电车型的续航已经来到了1000km（极氪001），很大程度上缓解了里程焦虑。但是高能量也带来了高成本，无法在中低端新能源汽车上进行普及。这一次宁德时代即将发布的超级快充电池，在快充材料和电芯设计的基础上，叠加麒麟电池系统优秀的热管理性能，再辅以先进的仿真模拟和电位监控能力，有望实现6C的快充性能，并且兼顾硬件成本优势，实现快充电池的全面普及。最终有怎样的综合性能，期待九天后的发布会上揭晓。而在8月2日首次入选《财富》杂志2022年世界500强名单后（排名292位），宁德时代的市值已经稳步上升到1.08万亿。这次发布会后，也许宁王的市值还会更上一层楼，我们拭目以待。

文章来源：围锂时光

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