阿维塔11电池包技术解读：已量产最佳
赵浩文
由长安汽车、华为、宁德时代联手打造的阿维塔11，即将开始交付。
既然是投资入股的“亲儿子”，宁德时代自然要将最好的技术都给它。
阿维塔11搭载的正是宁德时代已量产的最先进的电池系统CTP2.0（Cell to Pack，无模组），并且为了适配阿维塔11所需的续航、快充能力，做了精心设计。
为保证阿维塔电池包的设计最优，宁德时代在开发阶段就通过大量仿真找出最优的电芯化学体系；并通过材料方面的改性，进一步提升电芯的安全、寿命和快充性能；最终再通过系统层面结构设计加持，进一步提升电池系统的安全和可靠性。
精心设计过的CTP2.0系统，在性能、安全上完全不输于宁德时代尚未量产的麒麟电池。
01
开发阶段：仿真平台锁定最优方案
“宁王”的技术为什么强？
之前，大家普遍认同，宁德时代有人才。有人戏称，中国研究电池的博士，一半在宁德时代。
现在，光说人才还不够，宁王还有数据。
宁德时代作为全球最大的电池生产企业，连续五年位居全球动力电池出货量第一的位置。已经在路上跑的电动汽车，预计每4辆，就有1辆是宁德时代的电池。
而宁德时代又很早建立起了电池数据收集、跟踪的系统，因此积累起海量的动力电池实际应用数据——500多万辆车、280GWh的电池、10000亿条数据。
这些数据的用途之一，就是反哺宁德时代的研发。此前，基于电化学原理、基于实验室，电池企业也能够给出它们认为的电池材料、封装模式和电池包的最好组合方案。
但这一方案在应用中的表现，往往出乎意料。也可能，设计的性能和实际应用的场景对不上。比如，此前研发强调满充满放条件下的循环寿命，但是实际应用数据显示，基本上所有车主都在电池余量的中段使用，因此，应当加强的，是相对浅充浅放的循环寿命。
有了这些实际应用的数据反馈，就能更好判断怎样的组合才是最优方案，也为研发的成功率、为改进的精准性提供了保障。
基于这些数据，宁德时代建立了高通量计算平台。
宁德时代中国区乘用车解决方案部总裁项延火介绍，宁德时代的计算平台，可以将材料基因数据库平台与产品开发和应用进行交叉的融合，并结合生产制造过程中的一些工艺特性，给出最佳的产品设计方案，使产品做到足够快速、准确，以及性能优异。
具体到研发阿维塔11的电池包时，宁德时代不仅调用电池设计、开发、生产的丰富经验，而且应用大数据积累、大算力计算及人工智能技术辅助分析。宁德时代会先利用仿真计算平台进行计算和优化，筛选出最具有潜力的配方和化合物。
仿真计算的结果，再用积累的数据来验证，就极大减少了阿维塔电池系统的出错概率。
可以说在研发方法论层面，阿维塔11电池包就赢在了起跑线上。
02
电芯：材料改性，兼顾安全、寿命和快充
阿维塔11从设计之初，电池系统的目标就是充电10分钟能够增加续航200公里。
单一达成这一目标并不难，难的是要在支持快充的情况下，还要做到安全和长寿命，这需要从电芯的材料层面进行优化设计。
一般而言，负极管快充；正极管能量。
在负极，宁德时代通过在石墨材料表面构造锂离子传输快速通道，提升了石墨负极的充电能力，同时兼顾了高能量密度和良好的寿命。
在正极，宁德时代采用纳米铆接点技术，把材料的微观像铆钉一样联结在一起，保证材料的稳定性、高能量密度下的安全性。
具体到正极的材料体系，宁德时代通过一系列优化，将典型的中镍配方NCM523的电芯能量密度做到了245Wh/kg，同时本征安全性方面，又比NCM811电池要好。
电解液是锂离子在正负极迁徙的通路。这条路要又宽又直，不然就会影响锂离子迁徙的速度——即充放电速度，也可能会导致温升过大，造成安全隐患。
宁德时代为阿维塔应用的电芯采用了新型电解液。这种电解液能在电极内部构建高效的三维立体导电网络，相当于锂离子的高速公路，减小电芯的内阻和发热，提升了充放电倍率，使得材料更稳定。
在保障安全的前提下，宁德时代为阿维塔打造出国内首款量产的高电压三元体系2.2C快充电池，比主流的1.2C快充电池，充电速度快接近一倍。常温情况下，充电10分钟续航200公里，低温表现也十分优秀。
据项延火介绍，这款电池在低温的环境下，例如北方使用环境零下10℃，也能实现60分钟从零电量到满电量快速补能。
从设计层面，宁德时代团队为阿维塔11研发出好的产品。
但是，要使这一系列精巧设计落地，需要稳定的量产能力。在品控方面，宁德时代设置了6000多个质量控制点，并将数据实时上传到平台，能够满足20年以上的可追溯性，产品质量值得信赖。
宁德时代在电池制造方面，已经跨过了PPM（百万分之一）级缺陷的关口，向PPB（十亿分之一）级的极限制造努力。
在电芯层面，阿维塔11所采用的电芯，在能量密度、快充性能和安全性上，做到了没有短板，而且综合能力可以叫板所有对手。
03
系统：NP技术加持，安全再提升
CTP没有模组，电芯做好了它的工作，剩下的工作就要交给电池系统了。
阿维塔11这款车型，采用的正是宁德时代CTP2.0电池系统技术，是宁德时代量产的电池包中技术最先进，同时也最成熟稳定的。
其中最为突出的一点，是为了保证安全性所做的热管理系统。
为了满足2.2C的快充速度，宁德时代对阿维塔电池包的冷却系统进行了特别打造，开发了多流道、智能化的热管理平台，在电池系统运行过程中，整个温度能够控制在温差3度以内。
流道多，散热效率自然就会更高，温升差不多，电池一致性就能保持，电池包的寿命就长；智能化，通过传感器和监测系统，监控电芯的温度，控制水冷系统进行精准降温，保持电芯之间的温度稳定在最合适的水平，有助于排除安全隐患，也有助于延长电池包寿命。
万一还是发生了热失控呢？
阿维塔11的电池包也有针对意外情况发生时的热蔓延控制策略。
宁德时代为其采用的是先隔离后疏导的双层保险策略。
电芯之间采用航空级的隔热材料，能够耐受近1000度高温，即便是出现单一电芯失效的情况也不会引发周围电芯的连锁反应，极大地提高整体电池包的安全性。
同时，通过三维仿真模拟电芯失效时气体扩散路径，在电池包内设计了优化的排气通道，并采用大容量泄压阀设计。在发生意外的情况下，可以将高温气流迅速排出，降低电池包因内部压力增大而产生的爆裂风险。
在高温气流排出的过程中，换流通道的设计需要非常巧妙，既要能控制热流按预定轨迹流动，也要控制热流在不同结构通道内分布尽量均匀，以减少对相邻电池的热冲击，避免引发次生的热失控。
此外，电池包内的高压连接及高压安全区域也采用了高温绝缘防护设计，确保这些高压部件以及连接区域也能耐受高温考验。
当然，这是电芯发生热失控时，系统采取的应对措施。其实，在此之前，宁德时代就对电池系统进行24小时全天候的监护。如果出现异常情况，可以在30秒以内发出预警信号，并采取智能化的防控保护措施。
在安全方面，宁德时代为阿维塔11的电池包设计做到了事无巨细，万无一失。
04
CTP2.0：最合适的就是最好的
尽管宁德时代推出了麒麟电池的概念，CTP2.0依然是现在以及今后相当长一段时间内车企的最优选择。
先来回顾下宁德时代历代CTP技术到底都变了啥？
2019年，宁德时代提出了CTP1.0技术。相比传统的从电芯到模组再到系统的方案，最大变化就是去掉了模组的侧板，模组端板还保留。经过结构简化，这一技术可以将车辆续驶里程推到500km+。
2021年，宁德时代再次推出了CTP2.0技术。相比CTP1.0结构，又去掉了模组的两个端板，利用箱体上的纵横梁来代替端板，续航里程可以做到700km+。
典型代表就是阿维塔11，在双电机四驱系统的情况下，90度电和116度电的车型续航分别达到了555公里和680公里，据说未来还有700+公里续航的车型会推出。再加上电芯采用的是523中镍配方，采用底部水冷的方案，电池安全性已经在实践中得到充分验证。
到了2022年，宁德时代推出了麒麟电池的概念，在CTP2.0技术的基础上，进一步进行结构优化，搭载高镍三元电芯，理论上纯电车型续航可以提升到1000公里。
但凡事皆有两面，更长的续航里程，需要搭载更多的电量，如果不提升充电效率，充电时间就会变得更长。正因为如此，麒麟电池采用了4C的充电技术来解决充电时间的问题，但随之而来的是为了解决散热问题，对冷却系统进行大幅改进，将换热面积提升4倍。
问题是，电动车需要1000公里的续航吗？
一方面，数据统计显示，在北京、上海这样的大城市，日常通勤里程在日均70公里以内，500公里以上的续航足以应对一周的出行需求，里程焦虑问题已经得到极大缓解。
手机电池的演化可以用来参考。在功能机时代，诺基亚可以轻松做到一次充电使用一周，但现在的智能手机，每天充电也能被大家接受。同理，也可以预测，随着用户心理焦虑得到极大缓解，电动车单拼续航的军备竞赛时代即将结束，取而代之的是在智能化水平上的比拼。
另一方面，成本因素也是车厂做决策的关键。即便是选装麒麟电池的车型，恐怕也不会把续航简单粗暴堆至1000公里。毕竟，更高的续航，意味着更高的成本，对应市场的潜力也会变小。
任何汽车产品的开发，都会经历数年的研发和投产时间，电池只是其中的一个零部件，即将在年底交付的阿维塔11选择CTP2.0的技术毫无疑问是最明智的：技术领先，品质成熟可靠，投产节奏完全匹配。
最新的不见得是最好的，只有经过市场考验之后最合适的才是最好的。当麒麟电池从概念走入量产，品质和技术得到市场充分验证之后，阿维塔毫无疑问也会量产装车麒麟电池。毕竟宁德时代是阿维塔的股东之一，要把最好的电池用在阿维塔上也是曾毓群的亲自表态。
