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广汽巨湾技研:超级快充技术 破新能源汽车充电困局

2021-12-07 20:19
来源:澎湃新闻·澎湃号·媒体
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广汽巨湾技研:超级快充技术 破新能源汽车充电困局 原创 中国科技信息 中国科技信息 收录于话题 #中国企业科技创新优秀案例 10个内容

当资源与环境双重压力持续增大之时,新能源汽车的诞生,为我国减少对国外石油依赖、解决快速增长的能源需求与石油资源终将枯竭的矛盾提供了出路。多年来,随着国家政策的扶持、行业的积极引导、各大车企纷纷入局,新能源汽车行业如今进入了高速成长的通道。截至2021年9月底,全国新注册登记新能源汽累计177.3万台,同比去年增长193.8%;当月新能源销量渗透率19.7%。中汽协更是预测我国今年新能源汽车的销量或超300万辆。

随着新能源汽车发展驶入深水区,背后的矛盾也开始逐渐凸显,例如,对于以电力作为核心动力的,人们始终无法绕过这样一个话题:充电慢、续航短、遇到特殊天气就掉电。

在游客鼎沸的国庆黄金周,驾驶电动车出游,出行前便开始为充电问题而焦虑。旅行途中电量即将耗尽,需要充电时甚至出现“为了充一小时电,排队四小时”的“盛况”。这样的场景,对于很多新能源汽车车主来说或许似曾相识。而其背后反映出的则是新能源汽车跟汽油车相比的两大不足,一个是能量密度低,导致车辆充一次电可行驶的续航里程低,另一个是充电效率低,导致每次充电都需要数小时。

其实,自2014年,为推广新能源车需要大力提高车辆的续航里程,提升电池能量密度,在行业内已形成基本共识。同时,为了保障新能源汽车的发展,近年来我国充电场站建设速度非常快,单是广州一个城市就有2300个充电站,但广州市的电动车保有量仅30万辆;而反观燃油车,广州的700个加油站,能服务300万部燃油车。

那么,电池技术提升了,充电桩也越来越多了,为什么遇到需要充电时还是要排队、要等待?专家认为,其症结在于电动车的充电速度过慢,动辄几小时的充电时间,让车主很难使用公充网络常规性地为电动车充电。由此可见,对于新能源汽车行业发展来说,除了提升电池续航技术、扩建充电桩以外,还有一个问题迫切需要解决,那就是“电池充电效率”问题。

在“充电效率”这一课题背后,有这样一家企业,自七年前开始就开始在电池的充电速度上开展研发工作,他们的目标只有一个:能否让充电如同加油一样快?功夫不负有心人、这家名为巨湾技研的企业耗时七年,最终成功研制出“超快充电池”,并装备在广汽埃安AION V Plus 车型上于今年九月上市,把电动车快充时间控制在10分钟以内,标志着困扰新能源汽车行业的充电效率低下的瓶颈正在得到突破。

能否让汽车充电像加油一样快?

汽车电动化大势所趋,在宏观层面也一直大力扶持新能源汽车产业的发展,其中充电是最为关键、同时也是新能源汽车用户最为关注的焦点。

在市场层面,新能源车电池位于新能源汽车产业中游,影响汽车的续航里程、安全性以及寿命,生产成本约占据纯电汽车的50%,混合动力车的1/3,是新能源汽车的核心零部件。在目前市场上应用的诸多电池中,锂电池相对于其他电池有着低污染,体积小、容量大、循环寿命长等关键优点,使得锂电池成为新能源车企动力电池的主流选择。

因此,回归技术层面,如何加快锂电池的充电效率,提升其作为汽车能源动力的表现力,这是新能源汽车发展到一定阶段的一道“必答题”。2014年,广汽先导团队的技术带头人裴锋博士敏锐地察觉到,如果充电效率得不到改善,未来将成为制约电动车普及的一大瓶颈。在他的带领下,广汽研究院先导技术部经过孵化、演变,催生出一家混合所有制高科技民营企业,也就是如今的巨湾技研(广州巨湾技研有限公司)。当时,裴锋博士给团队提了一个目标:“我们能否让充电像加油一样快?”从此团队开始了提升电池充电效率的技术攻坚。

七年攻坚 让电车充电实现“百米快跑”

定下方向后,团队开始从充电原理出发,对影响充电速度的每一个侧面进行探索试验。影响电池充电速度的核心问题是电池发热,为了降低发热量,团队着手对电芯的正极、负极、电池隔膜、电解液进行改进和优化。

2016年,曾在美国劳伦斯伯克利国家实验室从事先进电池研究的毛文峰博士加入团队,一起从碳源的石墨化处理开始,经过造孔、烧制、洗涤、风干多个步骤,深入材料制备的每个环节,制备出经过改性的三维石墨烯材料。“我们可以在1克的材料上做出我们想要的特性,但在放大到批量生产的时候,如何能稳定地保持实验室制备所具有的特性?这是我们当时遇到的一个难题。”,毛博士说,“环境变化,工艺过程等都是问题,需要大量的试验设计和选型。”

在经历了漫长而枯燥的一轮一轮试验和工厂试制后,团队终于形成了超级快充动力电池的体系化成熟完整解决方案,以及相适应的批量生产的制备方法。2019年,快充动力电池包的样品首次搭载在一台经过改制的GE3电动汽车上,进行6倍率大电流充电测试,充电过程中的电池温升被限制在可控范围内,这给团队带来了很大的振奋。为了让产品尽快推向量产,技术团队又在随后的三个月里进行了多次迭代优化和测试,最终将电池内阻降到约0.5毫欧。

2020年,巨湾技研开发的“超快充电池技术”基本成熟,它采用三大解决方案,提升锂离子的迁移速率、嵌入/脱嵌速率和电极电导率,最终实现了让锂离子的迁移过程,从“百米跨栏”变成了“百米快跑”。

共享科技成果 打破新能源汽车发展瓶颈

实验成功、理论成熟、数据支撑,超快充电池技术的落地也成为了业界关注的焦点。实际上,这项技术在充电速度上领先全球汽车行业的表现,并非只是实验室中的理论数据。

2021年8月底,广汽埃安携手巨湾技研召开“超倍率电池技术发布会”,揭开双方合作的序幕。搭载巨湾技研电池技术及产品的AION车型进行了充电速度实测,以“充电5分钟,续航207公里”的成绩获得了世界纪录认证机构(WRCA)颁发的“最快的电动汽车充电技术”世界纪录认证。

2021年9月30日,巨湾技研超快充电池“6C版”(即6倍率电池)0-80%充电时间可达8分钟,30-80%充电时间可达5分钟,获得整车量产公告。与此同时,广汽AION V Plus 星际母舰纯电SUV也正式上市销售,其中“70超级快充版”装备巨湾技研超快充电池“3C版”(即3倍率电池),30-80%充电时间为10分钟,标志着巨湾技研的“超快充电池”实现量产。

不仅如此,作为高科技驱动型企业的优秀代表,巨湾技研用实际行动作出表率,为推进超快充电池应用生态建设,巨湾技研同步完成与超快充电池匹配的600kw大功率充电桩的开发,向下兼容普通快充,做到既可超充,也可快充,并开展与国网电动等的多方合作,加快超充网络布局与落地,让充电和续航里程问题不再成为制约新能源汽车普及的瓶颈,助力中国新能源汽车实现“弯道超车”,为国家双碳目标的实现扛起应尽的社会责任。

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