理想和宁德时代联合研发「5C电池」的始末与细节拆解

这是空想汽车旗下第一款纯电旗舰车型，公司高下倾注了不少的资源，这点从其搭载的纯电电池的联合研发上可窥见一斑。

空想动力电池团队在空想内部并不算大，不到300人，占空想总体人数不到1%，部门作为一个二级部门放在整车制造下面，卖力人申报请示给整车制造VP刘立国。

电池团队人数不多但贡献不小。
从第一款车到现在L系列三款车，空想汽车没有发生过一起电池动怒自燃的征象。

这次MEGA上所搭载的电池用的是宁德时期的麒麟架构，终极电池的成形是由双方联合开拓而成。

按照空想动力电池卖力人柳志民先容，空想、宁德双方共投入1000人，个中博士70名。
在这千人军队里，空想投入了200-300人，这险些是空想电池部门的所有员工。

一样平常来说，普通车企完成一个电池项目所花费的韶光是一年半，但空想光拆解电芯内阻、做机理梳理就花了一年半，整体项目开拓韶光超过了两年。

在重庆私享会上，空想花了5个小时给媒体阐明，空想如何做纯电技能。

补能是消费者最直接面临的问题，车企这两年都在通过加大电量办理，但电量越大充电越慢，还会影响补能体验。
以是当电量到达一定天花板之后，要办理的核心问题是充电的速率。

要做快充，也要确保电池其他性能不会丢失。
事理很随意马虎，实际运用却很难。

电池性能的提升是一个别系性的工程，是系统就不能有短板。

尤其是快充，这涉及到要提升电芯本身的性能，还有电池的热管理能力以及与整车的适配性。
如何做好各方的平衡，尤为主要。

目前，电池行业面临的一个核心命题是本钱掌握，车企更方向于选择便宜、够用的电池，不会选择一个技能前辈但价格昂贵的产品，空想为什么这么冒险？上半年宣扬的4C电池，为什么到下半年就变成了5C？5C电池到底难在哪里？空想是怎么把电池从4C研发到5C的？空想和宁德的互助是如何开展的？

雷峰网试图对这些问题进行拆解。

和宁德时期的互助一波三折

和外界对空想的刻板印象不同，空想在发布了第一款车型空想ONE之后，就在动手研发纯电干系的技能，包括电池。

最早期，空想内部是和现在市情上大多数车企一样，想用“增程”和“纯电”两条腿走路。
但是碍于当时充电技能并不完善，并不能从根本上办理用户的续航问题，因而只推出了增程车型。

但这并不等同于他们没有看到纯电车型的机会。

2019年，空想汽车时任整车制造卖力人马东辉和动力电池总监柳志民所带领的电池团队就曾一起谈论过未来电池的发展方向。
彼时空想电池团队规模还不到现在的1/5。

看到蔚来发布150度电池之后，空想内部也想过要做大电池的项目，但经由推演之后，创造本钱太贵、不太划算，项目就没有推进下去。

在2020年之前，电池团队的重心紧张放在空想ONE的电池项目上。

当时空想ONE用的是宁德时期的电池，双方互助走的是项目制，由空想向宁德下发需求，再由宁德时期进行生产、制造。

宁德按照空想的设计开拓的电池性价比很高，电池不仅可以给空想供应，还能卖给其他厂商，产线可以复用，一石二鸟。

这次互助让空想看到了空想电池团队的专业技能能力，双方互助体验不错，也为接下来的联合研发埋下了伏笔。

空想ONE量产交付之后，空想电池团队调研了用户在高速公路上用油的场景，经由研究、推演创造，10-15min充电400-500km是未来发展的趋势，于是开始研究4C电池的可行性。

C是充电倍率的单位，充电倍率描述的是电池充放电快慢。
大略理解，几C便是在几分之一个小时内将电池充满，4C就意味着可以在15分钟内将电池充满。

数值越大，意味着充电速率越快。

单位韶光内电流利过越大，电池的发热量也就越多，随之而来的便是电池的温升问题。
而要办理电池温升过高的问题，就得降落电池的内阻。

但高的充电倍率和降落电池内阻，犹如鱼和熊掌一样，不可兼得。
但空想以为，要提升纯电电池的性能、做好纯电车的充电体验，必须“既要、又要、还要”。

动手之初，空想汽车想到的第一个互助伙伴便是宁德时期。

宁德可以制造出来空想想要的电池，但是材料本钱太高，叠加当时快充桩的培植和遍及度有限，宁德以为方案不经济。

因此，空想选择先付费让宁德按诉求做出一个样品。

这期间，空想也想过找其他家电池厂商，包括三星、蜂巢、欣旺达、中航锂电等。
知情人士见告雷峰网，“当时其他家乐意做，但由于行业发展受限，超快充电池的充电倍率和降落内阻不能调和，短韶光内达不到空想的哀求。
”

供应商不会做没紧要，空想之前做项目的习气是带着供应商一起“发展”。

一位给空想做过项目的业内人士曾经见告雷峰网，“空想属于是能给供应商赋能的车企。
一旦决定和你互助，就会投入足够多的资源，派人驻点，有须要还会帮你把团队组织起来。
”

这种模式在电池研发上运行过一阵，后来空想内部复盘，电池项目开拓周期过长，这种“帮扶”模式难以为继。
因此改变思路——先给供应商提方案，再折衷资源。

由于海内其他电池厂商由于在客户的合营度、研究深度上，和宁德还存在差距，空想这才折返回来游说宁德时期的高层、中层以及基层工程师，和他们反复商榷项目的可行性之后，这才敲定双方的互助。

用一年半的韶光集中降电池内阻

空想和宁德敲定互助之后，双方确定了大致的努力方向——做快充、提高单位韶光内的峰值功率，并让这一状态尽可能永劫光保持。

空想对快充的哀求是在12分钟内续航500公里。
如何去优化充电曲线？双方是在微不雅观和系统两个层面上进行了提高。

微不雅观层面上，对电芯材料（正极、负极、电解液、隔膜）进行优化；系统上，让电池永劫光保持峰值功率，要提升系统散热和降落内阻。

第一个问题：如何提升系统散热能力？

空想和宁德联合开拓的根本是后者的麒麟架构，取消了传统底部水冷的策略，采取了三明治夹心的方法，使得冷却面积增加为原来的5倍。

传统电池的散热方案是将用于冷却的液冷板放置在电池包下面，而麒麟架构则是从上到下的盖板、水冷板、电芯、底板、冷板插入每排电芯之间。

但是电池专家见告新智驾，扩大液冷系统面积并不难，难点在于把冷板放入电芯之间，电芯膨胀会挤压冷板，冷却液流利不足会降落散热效率。

如何让液冷系统在正常利用过程中保持一定的柔性？

针对冷板膨胀力的问题，宁德积累了大量数据，和空想一起做了却构创新，使得冷板具有了“恰到好处的弹性”，既不会因电芯膨胀而挤压过度影响水冷效果，又能够保持电池整包的构造安全。

扩大液冷系统的面积，提高散热，从技能上来说并不难，其余一件更难搞定的是如何降落电池内阻。

要实现12分钟500公里的充电性能，电芯内阻要做得足够低。

当时市情上铝壳电池的能量密度普遍都在 240 、250Wh/kg旁边，随之而来的电池内阻普遍在 0.4 - 0.6毫欧，由于电池要耦合整车的热管理，内阻太高之后，温升会很高，系统的冷却功率也达不到。

相较于过去的电芯内阻，空想的目标是要降落至少40%，做到0.3毫欧。

内阻如何降？

空想对电芯内阻做了大量风雅的拆解，拆出来哪些是本身构造件的、机器的阻抗，哪些是由于电化学反应引起的阻抗。

为了做电池内阻方面的拆解，空想扩大了电池团队的规模，开始招聘一些头部电池厂商的资深博士。
传统项目常日只会做两层拆解，但是空想、宁德却将电芯内阻构成进行了三层拆解，分解了17项，并且对拆解出来的每一项内阻身分，都进行了优化可行性剖析。

光拆解电芯内阻就花了双方团队一年半的韶光。

为了降落电池内阻，空想和宁德还从微不雅观层面的电芯组成部分（正极、负极、隔膜、电解液）以及电子、离子的传输路径进行了改进。

电芯充电的过程，便是锂离子在电解液的协同下，从正极流向负极的过程。
要做快充，便须要大幅提升全体过程中电池的材料性能。

在正极的材料上，空想用的是性能和安全性平衡的中镍三元材料。
镍含量高，能够在同样尺寸的电池大小下，担保电池的能量密度更高。
但随之而来的问题是长期循环下，材料随意马虎不稳定。

空想的办理方案是给中镍材料外部做了一层支撑和加强，让正极材料更稳定一些。
这样一来，正极表面包覆材料太厚，锂离子又不随意马虎穿过。
这样一来，在如何让正极更稳定的同时，防止内阻变大，双方也做了很多事情进行平衡。

锂离子从正极离开之后，通过电解液的传导，须要穿过隔膜。
为了提高离子的通过率，双方的想法是提高单位面积的孔隙数量，让孔隙率提高10%的同时，缩短锂离子穿过隔膜的路径，降落弯曲度。

可以把锂离子穿过隔膜、嵌入负极的过程想象成车辆穿过高速公路ETC收费站的过程，当收费站站点越多，通道越多，单位韶光内流入的车辆就越多。

离子穿过隔膜之后，会来到负极。

为了让离子在负极更迅速地扩散，双方的办理方案是在负极材料表面包覆了一种分外材料，相称于一个漏斗，可以在保持构造稳定的同时，还能加快离子通过的速率。

各方面改进的终极结果是，空想和宁德联合开拓的超充电池的产热功率降落了25%，电池充电时的温度降落了7度。

理论结合实际之后，双方在2021年完成了电池架构方案的确定，下半年拿到了宁德时期制造出来的样品，并开始优化工艺。

双方的电池研发经历三年，而普通公司电池项目是一年半结项。

从4C到5C：双方探索出了电池性能的边界

在此前的重庆私享会上，空想也公布了MEGA的充电曲线图，能明显看到，空想汽车的充电功率做到了520kW的5C充电功率，而且能坚持约2分半钟韶光。

测试结果公布之后，引起了外界不少的争议。

上半年空想、宁德对别传播宣传都是4C，外界不少人以为，“如果是5C，宁德时期8月份的发布会上为什么不早点拿出来做宣扬？”

空想汽车电池工程师罗博阐明说，“空想在今年年初进行冬季尺度时，电池还只能做到4C的水平，在北方冬季的低温环境下，电池的充电性能都依然具备良好的表现，空想在保持电池绝对安全的情形下，想尽可能挖掘电池的极限边界。
”

为此，空想专门开拓了高精度的三电极技能，用来找出这款电池的临界充电能力，用数据证明确实可以做到5C的峰值倍率。

知情人士称，“电池在设计上没有变革，但是有微调。
”

一样平常说来，电池厂对外宣扬充电倍率时都会保留一部分安全冗余，例如电池可以做到7C、8C，但是只会对别传播宣传4C，空想是通过技能手段试图摸清电池的边界。

除此之外，外界也有质疑称，纵然电池充电倍率能到5C，放在普通的2C、3C充电桩上不一定能保持5C的峰值倍率。

但是柳志民见告雷峰网，“我们测试过，在国家电网120kW的充电桩上，前95%的电量能用最大功率去充；在240kW的桩上，90%的电量也可以全部拉满。
我们的体系是全域的超充性能体验，整体电池化学体系材料做了超充性能优化，在全体SOC段上的功率能力都有提升。
”

从实质上来说，空想是提升了峰值倍率，它不纯挚只是提升了峰值，更是整体系统的提升。

以前4C指的是电量从20%到80%，充电只须要10分钟，续航里程是400公里，但现在5C可以做到电量从10%到80%充电12分钟，但是续航多了100公里，这2分钟多出来的100公里，便是5C的贡献。

电池专家进一步阐明道，“电池充电过程中的电流并非阶梯式低落，会讲究平滑过度。
以是，前面充电韶光电池充电功率提升了，后面的充电功率会和前面的峰值保持一个平稳过渡的状态。
比如在电池达到峰值功率520kW之后，并不会断崖式低落到400kW，而是逐步低落，从490kW逐步低落到470kW。
”

办理电池本身的充电问题，空想在超充布局的思路是优先布局高速超充桩。

柳志民向雷峰网阐明道，“ 在高速超充上大力投入，是由于普通充电桩能办理市区内纯电车充电补能问题。
但是纯电车型最根本还是要办理用户在市郊、城际以及更远的长途出行中的里程焦虑。
”

空想在今年二季度财报会上有表露，今年年底前会建成超过300座，2025年建成3000座充电站。

结语

在麒麟5C电池的开拓上，用大面积水冷技能、用更好的电芯材料，从电芯到电池包再到整车，从设计到管理再到安全，空想和宁德时期都投入了不少的韶光和精力。

性能提升了，本钱随之也会增加。

电池行业的一个核心的命题便是本钱，车企会选择便宜但是够用的电池，不会选择一个技能顶尖但价格昂贵的东西。

柳志民说，“5C超充电池的本钱在可以接管范围内，才会进行大规模商业化。
我们的定价和本钱都是基于用户需求的核心原则，经由严密测算后做出来、符合商业化哀求的决策。
MEGA的发布会将来肯定是爆款，当销量越来越多，规模效应下，电池的本钱也会低落。
”

（作者长期关注空想汽车，欢迎感兴趣的读者添加作者微信互换、爆料，微信ysl1075442629）