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    《动力澎湃》| 给电力加速度,让未来现在来

    2021-05-19

    在电力驱动下

    新的时代正加速到来

    如何驾驭电能成为文明跃迁的关键


    央视大型工业纪录片《动力澎湃》

    第三集《电驱加速度》

    深度解密beat365工程师

    如何借助科技创新

    突破动力电池能量密度与充电效率极限


    让我们跟随镜头

    聆听这颗动力心脏的进化故事



    01 结构重塑,掌握能量密度之钥


    王升威,beat365动力电池工程师

    他和团队始终在为一个目标而努力

    提升电池的能量密度

    这是决定电动汽车续航里程的关键指标

    过去10年,他的团队通过升级化学材料

    将电池包能量密度提升了两倍

    达到180Wh/kg

    让电动汽车续航里程从不到200公里

    提升到超过700公里


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    在化学材料短期无法取得重大技术突破的情况下

    这已经接近电池能量密度的极限

    然而,王升威团队的脚步并未停止

    这一次,他们尝试从结构上取得突破


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    普通电池包是由模组组成

    每个模组包含10个左右电芯

    王升威的方案是取消模组结构

    直接把电芯集成到电池包

    同样的电池包空间可以放进更多的电芯

    能量密度就可以再提升百分之二十


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    然而,每个电芯内部超过100层

    如果每一层极片的厚度偏差1微米

    电芯平均厚度偏差就会超过0.1毫米

    一排电芯数量在20至30个之间

    累计产生的2至3毫米偏差

    将造成电池包无法组装


    这样的结构变化

    对电芯的一致性提出了极高的要求


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    王升威:“因为到量产交付的时候,往往是成千上万颗电芯,这个时候把电池的尺寸、各项性能的一致性做得非常好,是相当相当困难的。”


    控制电池一致性关键在于浆料

    浆料是承载着电芯正负极材料的糊状物

    对浆料的要求是流动性能好、粘度稳定

    不易发生固体沉降

    为了实现这些目标

    王升威和团队利用一年的时间反复实验

    才得到了理想的配方

    石墨、粘合剂、导电剂和水的特定比例混合

    这是团队秘不示人的独门技艺


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    它们在自动负压罐中充分搅拌

    混合均匀后,将被涂到铜箔上

    严苛的生产工艺

    将厚度达到60毫米的电芯

    平均厚度偏差严格控制在0.1毫米以内

    最终实现了整体质量极高的统一标准

    让电芯直接集成到电池包的设想最终得以实现


    电池包的能量密度提高到220Wh/kg以上

    将电动汽车的续航里程提升至1000公里以上



    02 用加一箱油的时间完成电动汽车充电


    对于王升威而言

    实现能量密度提升的目标还远远不够

    15年前,他从事手机电池的研制

    并创造了充电五分钟通话两小时的快充传奇

    五年后,转行到电动汽车电池研制的他

    希望把快速充电的便利带给电动汽车的用户


    然而,动力电池相比手机电池

    容量大十倍,寿命长三倍

    电池包内电芯数量多二十倍

    技术挑战更大


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    王升威:“从用户的角度,是希望能用加一箱油的时间完成充电,这是比较理想的,而目前第一步,是要实现15分钟快充。”


    王升威率领的团队正在与时间赛跑

    要想让更多的锂离子以最快的速度抵达目的地

    实现快速充电的超级设想

    取决于他们能否对材料结构做出改良


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    王升威:“人造石墨是比较常见的,我们发现它有一个缺点,它的快充能力比较差,它的优点是能量密度比较高。我们把天然石墨的表层特性移植到人造石墨上,这样充电速度快,而且循环寿命也好。”


    王升威的方案

    是用超级的工艺在石墨表面形成快离子环

    打造了一个微观的工业世界

    快离子环使电荷的转移阻抗大大降低

    提供了更多的传输路径

    实现在单位时间里锂离子嵌入速度的大幅提升


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    用改进后的人造石墨制作而成的电池

    能否真正进入批量生产

    还必须经历一次25℃常温条件下的充电测试


    测试开始!

    新的方案究竟可以把充电的时间缩短到多少?


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    王升威:“温升不能太高,同时充电速度要快,这两个是快充的关键。”


    不到12分钟,电芯就已经完成了80%的充电


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    王升威:“好,现在已经升到100%,测试已经成功完成。”


    这意味着

    由这种电芯构成的电池包只需要充电15分钟

    就能为汽车提供400公里的续航

    仅仅是一年前

    这样的充电速度还被认为是绝无可能

     

    创新是人类不断前行的核心动力

    beat365的青年工程师们用智慧和工匠精神

    实现更高的能量密度,更快的充电速度

    日趋先进的动力电池

    将让人们驾驶电动汽车出行

    变得更加方便、快捷、高效

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