混动的终点会是增程吗?2024年增混技术迭代分析

锂电还是我更懂 2024-11-02 02:56:12

10月24日,宁德时代发布了骁遥超级增混电池,是全球首款纯电续航达到400km以上,兼具4C超充功能的增混专用电池,能够实现充电十分钟,续航280公里。而且首创锂钠AB电池系统集成技术,-40℃可放电,-30℃可充电,低温功率性能堪比常温。

那么, 宁德时代为什么要针对增混市场单独发布一个电池品牌?骁遥电池有哪些技术上的创新,混动的未来会被其改变吗?本文带您分析。

一、骁遥增混电池技术突破大吗?

从发布会上的内容来看,骁遥增混电池主要的核心是两个:一个是全球首款纯电续航400km兼顾4C快充的增混电池;另一个是在增混电池中首创锂钠AB电池系统,提高低温性能;需要注意的是,发布会上并没有提到这两者是同一款电池。

考虑到钠电池体积能量密度密度一般不到300Wh/L, 远低于磷酸铁锂电池的400Wh/L和三元电池的超过600Wh/L, 锂钠AB电池大概率无法实现400km续航,按照B站博主绿芯频道_ECC的看法,这就是高性能和耐低温两款电池。下面针对这两种技术单独分析。

1. 首先是长续航400km兼顾4C快充技术,目前C公司的麒麟电池在纯电车型上已经实现了1000km续航,在增混车型上实现400km的续航并不困难。而4C超充电池技术早在去年神行电池发布时就提到了,也不是新玩意。

发布会上宁德时代乘用车事业部CTO高焕也承认,是将之前的4C超充技术“复刻”到了骁遥电池上。包括正极快离子导体包覆技术、负极二代快充石墨和新型纳米包覆技术、多梯度分层极片设计和全新的超高导电解液配方等。

值得注意的是,对于增混电池,除了快充之外,针对放电功率要求也很高,放电时锂离子是从负极出来,运动到正极,所以在这方面主要对电解液以及正极材料进行优化。宁德时代提到了表面修饰,粒子掺杂以及高压电解液配方,主要是提升上限SOC,提高纯电里程。这些都是常规操作,并无颠覆创新。

不过从图片中可以看到,正极片层的孔隙率是有梯度的,靠近隔膜的上层比较高,靠近集流体的下层比较低(下层压实更大,利于电子传输;上层孔隙高,利于锂离子传输),这样的梯度电极有利于提高放电能力(这跟负极多梯度极片提高充电能力是类似的)。

2. 其次来看锂钠AB电池,核心是改善低温性能。其实早在2021年宁德时代发布第一代钠离子电池时,就针对其能量密度较低的短板(<160Wh/kg),提到了AB电池系统解决方案,以便发挥钠电池高功率、低温性能好的优势。

三年过去了,由于钠离子电池在体积能量密度方面的劣势(仅为LFP电池的2/3左右),无法提高系统总能量;而且去年底工信部、财政部、税务总局针对购置税减免政策,要求纯电动汽车符合新能源汽车产品技术要求,电池系统能量密度>125Wh/kg, 对钠离子电池也有挑战。所以锂钠电池并没有在BEV领域取得突破。

这一次用在增混领域是无奈之举,也在预料之中,毕竟对于增混车型,购置税减免主要看综合能耗,没有系统能量密度的要求。而且有油箱来提高续航,能够弥补钠电池比能量不足的先天劣势,从而更好地利用其功率和低温性能,实现好钢用在刀刃上的效果。

整体而言,本次骁遥增混专用电池并没有技术上的重大创新,更多的是把BEV电池上的技术下放到增混车型中,针对其应用场景,来优化续航,快充和低温性能等。

实际上,宁德时代应该是最近才想到要专门发布一个增混电池品牌的,因为早在8月21日的阿维塔增程技术发布会,阿维塔就已经全球首发宁德时代神行 4C 超级增混电池,具备52.4kWh的总电量,以及325km CLTC 纯电续航里程,且峰值充电倍率为 4C,号称增程最高,30%-80% 充电时间为 10 分钟。

可见两个月前4C超级增混电池还是在神行品牌下,随着增混电池的增速不断提高(发布会上提到过去三个月,增混车型在新能源车占比达到了43%,且9月份增混车型销量同比增长120%,),宁德时代才慢慢意识到增混车型已经不再是一个从油到电的过渡产品,成为了一个独立的类别,顺势发布了骁遥电池作为增混的品牌。

二、混动的终点在何方?

虽然发布会上说的是增混电池,包括了增程车(REEV)以及插混车(PHEV), 但是从纯电续航400km以上且兼具4C超充等宣传用词来看,明显是更加注重增程,而弱化插电混动。

发布会视频中各大主机厂领导展台也主要宣传长续航的增程车型,其中智己汽车无意中透漏了自己明年将发布两款增程混动汽车搭载骁遥电池。为何主机厂这么热衷于增程车型呢?

在一年前的文章中(混动的终点会是增程吗?),笔者曾从电气混合的平顺性和响应速度,电池成本的降低,电驱效率的提升,以及发动机热效率的极致优化等层面,得出了混动的未来可能趋向增程这个观点。

当时一个重要的论据是采用增程式混动的日产e-Power车型WLTC油耗只有4.24L/100km,比采用第四代DM-i技术的秦plus还要低。

而比亚迪今年5月底发布了第五代dm-i技术,在秦L这款B级车上实现了低于4L/100km的WLTC油耗,在省油和省钱(价格只有9.98)方面将e-Power混动技术甩在身后,再次证明了“世界最先进的插混技术在中国”。

不过即便如此省油,比亚迪dm-i车主最喜欢的还是用电出行,根据其发布的2023绿色出行报告,比亚迪车主总行驶里程715亿公里,其中纯电行驶总里程545亿公里,纯电里程占比76.2%。

比亚迪纯电车和插混车销量几乎相当,按两种车型行驶里程一致来算的花,插混车平均纯电行驶里程超过50%。考虑到行驶里程多的很多是网约车,用油为主,实际私家车主用电的比例可能会更高。笔者公司同事续航100公里的dm-i车型,大部分时候也都是充满电在出发。

混动车主之所以能充电就不加油,是因为在国内,电价比油价便宜太多。针对DM-i这类插混车型,即便用公共充电桩(按照0.8元/kWh),用电的成本每公里才一毛多,而用油的话要四毛多,差距显而易见。

也正是油电差价的明显,使得增程式车型在国内增速迅猛。2021-2023年,增程车型的增长率分别为206%,116%,以及173%,并且显著提升了理想、问界、领跑等造车企业的毛利率,使之在竞争激烈的市场中脱颖而出,站稳脚跟。

那么,除了用电便宜,增程式汽车还有哪些突出的优点呢?

1. 首先,增程车型的用车体验跟纯电车最为接近,因为发动机不参与直驱,大部分增程车都可以做成后驱的形式,当然也很容易做成四驱,驾驶体验较好。连插混技术全球领先的比亚迪,旗下的仰望U8也是采用了增程的架构,便于搭载易四方技术,实现4轮独立控制。

2. 其次,由于无需发动机直驱,增程车型的NVH更优,尤其是静谧性。理想汽车的李想在开发第一款车型ONE的时候就要求工程师严格控制增程器的抖动和声音,必须让车内的人几乎无感,这样才能体现出车辆的高级感,赢得高端客户的青睐。

长安汽车旗下的阿维塔昆仑增程也采用独有的停机活塞主动控制技术,将启动振动下降90%,怠速充电时的车内声压控制在35.7dB,为用户带来0感知的增程启停体验。

3. 最后,增程车型200km以上续航能满足日常需求,且更加节能环保。根据中规院发布的《2024年度中国主要城市通勤监测报告》,超大特大城市中通勤25公里以上的占比平均为8%,而平均通勤距离仅为9.5公里。按照单程25km, 一天50km来计算,续航250km就能满足一周的通勤要求。

目前增程汽车的续航里程超过300km, 完全能够满足正常通勤需求,为了里程焦虑采用大电池的话并不节能环保,因为电池制造也有碳排放,而且背着大电池跑电耗也更高。

这一点中国工程院杨裕生院士早在2019年就明确指出,从全生命周期来衡量,真正节能减排的只有微小型纯电动车和纯电续航刚够用的增程式电动汽车。

而这两个细分品类目前国内也是做的风生水起,全球领先,不存在技术被国外超越的风险。

杨院士当年是所以认为插混汽车假节能减排,是跟当年插混汽车以油为主的驱动形式分不开的。到了2021年,比亚迪推出第四代DM-i, 做到以电为主,以油为辅的驱动形式后,在节能减排上提升巨大。而且国内消费者更多去用纯电行驶,也侧面提高了减排效果。

无论是增程还是插混,对电池包没有能量密度的强制要求,不过为了鼓励消费者多用电,增混车可以看做是快充电池在另一种应用场景的适配。

杨裕生院士也提到,增程式车型节能的关键就是快充和高功率电池,既能满足瞬时放电要求,还能进行动能回收节能;同时还要有长寿命,尤其是浅充浅放时的寿命。宁德时代在发布会上也提到,骁遥电池设计寿命是15年,可满足4000次充放电循环。

增混车型的畅销,离不开比亚迪和理想为主的自主车企的坚持,不仅挽救了当年还在襁褓中的插混和增程技术,也让新能源汽车的渗透率显著加速,连续三个月突破50%。

按照2020年发布的《节能与新能源汽车技术路线图2.0》中的规划,到2035年新能源汽车渗透率才能达到50%,而且剩余50%中绝大部分是HEV油混车型。

正式由于这些自主车企的坚持,电池技术的进步,成本的下降,让我们的增混车型在节能方面反超HEV,也让国家下定决心坚定不移地发展增混车型,将乘用车全面电动化。

基于此,工信部在8月底发布了《乘用车燃料消耗量限值》征求意见稿,计划在2026年开始将乘用车燃料消耗量限值加严18%,届时HEV将无法满足目标值而被赋予负积分。

按照宁德时代市场部总经理罗监的预估,在增混的加持下,“未来2到3年内,中国乘用车市场将全面实现电动化。如果这一预判成真,中国将再次创造一个全球瞩目的奇迹”。

小结:从今年的增混技术发展趋势来看,混动的未来不仅是增程,增程有自己专属的未来,尤其在中高端车型上,既有纯电的体验,又没有补能的焦虑,还节能环保,能够大幅增加新能源汽车在该细分市场的渗透率。

与此同时,随着比亚迪第五代DM-i以及宁德时代骁遥增混电池等技术的发布,电比油低已无限接近现实,而中国乘用车的全面电动化也有望在未来2-3年完成。世界增混看中国,让我们拥抱技术变革,拥抱更加绿色的未来。

文章来源:新能源汽车行业研究

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