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今年3月份,比亚迪发布“兆瓦闪充”时,最高1000kW的充电功率、5分钟补能400km,不知刷新了多少人的认知。


但你敢相信吗?这块充电倍率10C的电池,远没到充电速度的极限。


就在前段时间,英国公司RML集团研发了一款名为VarEVolt的电池系统。其最高充电倍率,竟然高达200C!


这也就意味着,理论上从0充满,只需18秒的时间!


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如此恐怖的充电速度,对目前市面上所有在售的电动车产品,绝对称得上降维打击。


不仅如此,官方还宣称这款电池的功率密度达到了6kW/kg,同样是个非常逆天的数字。


相比之下,常见的三元锂电池功率密度一般在1-2kW/kg(一块500kg的电池包放电功率能达到1000kW就很不错了),而VarEVolt电池是它的3倍还多!


可以说,VarEVolt电池无论充电速度还是放电能力,都做到了目前市面上量产电动车无法匹敌的程度,甚至都有点“物理学不存在”了的味道。


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更离谱的是,在不久之前VarEVolt电池获得了英国UN ECE Regulation 100认证,具备量产资格。可以理解为经过了“英国工信部获批”,属于可上市的正规产品。


那么,这块电池凭什么如此疯狂?背后的技术,又会对行业产生怎样的影响?


今天,我们就来好好聊一聊。




 01. 究竟什么来头?


说起VarEVolt电池的出身,就不得不聊聊英国RML集团Ray Mallock Ltd.)这家企业了。


这个话题其实挺有意思的,虽说英国RML集团有“集团二字,但它实际上并非我们通常认知中的好几千、好几万人的大公司,而是一个几百号人的“家族作坊”


其创始人·马洛克,曾是一位活跃于F3、大西洋方程式等“低组别赛事”的赛车手,后来转型为了车队管理人员。


1982年,·马洛克成立RML集团,最初只是一家做耐力赛和房车赛的赛事运营公司后来开始逐步拓展了赛车研发和改装业务有点像是早期的AMG


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到了1989年,RML集团甚至为阿斯顿马丁开发了Group C组原型车AMR1,搭载Callaway改进的V8引擎。


虽然当年车队并未夺冠,但在这个过程中,RML集团积累了不少关于高性能赛车制造经验,也凭借技术能力收获了业界的口碑。


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紧接着,RML集团又联合日产开发了R90CK车型,并在1990年勒芒24小时耐力赛中,创下了366km/h的直道速度纪录。


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除此之外,RML集团为了挣钱,也是什么活都能接。


比如复刻一台法拉利250 GT SWB Restomod的,包括5.5L排量的V12发动机;


或者说,为一台纯血赛车阿斯顿马丁Vulcan加装后视镜、车灯,将其改装成合法的“街道版”等等。


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(RML集团复刻的法拉利250 GT SWB Restomod)


后来到了2015年,RML集团又和蔚来搭上了线,负责纯电超跑项目的空气动力学套件以及车身轻量化开发。


没错,EP9的动态尾翼、全尺寸底盘扩散器、碳纤维一体化座舱这些,都是在RML集团支持下做出来的。


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后来的故事大家也知道了,蔚来EP9以6分45秒900的圈速,刷新了纽北纯电车型的圈速纪录。


或许正是在这一过程中,让RML集团逐渐意识到,内燃机依然存在局限性,圈速并非不可战胜。想要更快更强,拥抱电气化的未来是必不可少的。


在经过了几年的技术路线摸底之后,RML集团2020年,正式开启了VarEVolt电池的研发立项,目的正是为了借助电动化,进一步提高赛车性能。


看到这里,不难发现RML并不像宁德时代这类靠电池起家的动力电池巨头,而一家专注性能的“小作坊”,搞电池研发属于半路出家


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不过,大家可别小瞧了这类“小作坊”。要知道,那些一个又一个打破速度纪录的顶级超跑,乃至许多划时代的顶尖黑科技,几乎都出自这些欧洲“小作坊”之手。


或许相比追求规模化、目标盈利的车企巨头们,只有孤注一掷又身怀绝技的小公司,才更擅长不计成本地研发新技术。


VarEVolt,就是在这一背景下诞生的。




 02. 高性能背后,藏了什么黑科技?


既然VarEVolt电池能做到200C的充电倍率+6kW/kg的功率密度超乎常理的数据背后,里面必然是藏着不少黑科技的。


根据网络上一则关于VarEVolt电池的报道,它与主流电池最大的区别,在于负极材料上。


目前市面上最常见的磷酸铁锂或三元锂电池,其名称都是以正极材料命名的,而负极材料通常采用的是石墨,一部分追求更高能量密度的,会将负极替换为硅碳。


VarEVolt电池的负极材料,使用的居然是钛酸锂(LiTiO₁₂),也就是钛酸锂电池:


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实际上,钛酸锂电池并不是什么稀罕物,已经在电动公交车以及特种车辆上有着广泛的应用了,也能适配不同配方的正极材料。


比如北京1路公交车,就采用了极磷酸铁锂的钛酸锂电池,由格力钛公司提供;


重庆687路公交车,用的是正极三元材料的钛酸锂电池由微宏动力提供;


北京首都机场的部分牵引车、扫地车等特种车辆,采用了正极锰酸锂的钛酸锂电池,由银隆新能源提供。


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除了公交车以外,包括很多风电光伏储能电站、高海拔地区通信基站,都能找到钛酸锂电池的身影。


这些领域之所以看中钛酸锂电池,是因为钛酸锂电池素来以“稳定耐造”著称,寿命远超采用碳、硅碳作为负极的动力电池。


还是拿重庆687路公交来举例,不少车已经运行了近10年,累计跑了200万公里了,而电池容量衰减却仅为10%


而四川凉州高海拔基站的钛酸锂电池,设计循环寿命可达25000次,是主流电池的10倍左右,大大降低了维护成本。


钛酸锂电池不仅寿命长,而且可工作温度区间特别广。


阿联酋电动巴士采用的钛酸锂电池,能耐得住50℃的高温;而丹麦应急移动储能设备上用的钛酸锂电池,能耐得住-50℃的极寒。


这也是为什么不少军用通信基站都选择了钛酸锂电池,就是为了保障战时的通信稳定。


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上面提到的已经商业化钛酸锂电池的案例,主要看中的是钛酸锂电池结实耐造的特点,但VarEVolt电池从产品出发点上却完全不同。


RML集团作为一家专注性能改装的公司,为的是挖掘电池性能的极限且几乎不需要考虑成本,反正只要车够快就会有人买单。


而他们看中的,也正是钛酸锂电池在充放电倍率方面天然的优势!


从化学层面来看,钛酸锂属于面心立方尖晶石结构锂离子可以在三维空间内部快速扩散,可以显著降低离子传输阻力。


但石墨负极属于二维层状结构,锂离子扩散速度仅为钛酸锂的1/10


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这也是为什么,在2018年前后,传统石墨锂电池充电倍率能2C就已经很不错了,而同一时间的钛酸锂电池充电倍率就已经能达到5-6C,充电飞快


除此之外,钛酸锂电池结实耐造的特点,也与其材料性能有很大的关系。


众所周知,传统锂离子电池,造成寿命衰减以及安全性的罪魁祸首,就是锂枝晶问题。


从微观上来看,锂枝晶就是经过充放电之后,有部分锂离子“罢工”不干了,在析出之后停滞在负极了,无法继续自由移动。


久而久之,析出的锂离子就会堆积成山,轻则电池性能衰减,重则刺破隔膜引发短路。


尤其是经常大功率充放电、或是经常使用0-20%区间,电池的锂枝晶问题会进一步加剧。


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锂离子容易在石墨负极堆积聚集,主要是因为其电位低于金属锂,相当于给了不少锂离子提供了歇息的座位。


但钛酸锂负极就不一样了,由于其电位高于金属锂,相当于可供锂离子休息的“座位”很少,使得金属锂难以在负极堆积聚集,从而极大程度上抑制了锂枝晶的形成。


钛酸锂本身就适合做超快充,再加上又相对安全,所以RML集团就可以放心大胆的“超频”,压榨钛酸锂电池的性能极限,才有了200C+6kW/kg的夸张数字。


不过正所谓事出反常必有妖,这里其实有个隐含条件。


根据官方表示,这款VarEVolt电池容量仅为2-4.5kWh。正是因为VarEVolt电池的容量够小,才造就了其逆天的充电倍率和放电功率!


就好比往一个杯子里倒满水相对容易,但你想给一组香槟塔同时全都倒满水可没那么简单(动力电池整包,需要多个电芯串联+并联才行)。


即便按照最大容量18秒充满来计算,充电功率也不过900kW和兆瓦闪充的依然存在差距。

这样看,事情似乎就合理不少了。


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那么,VarEVolt电池为什么不能把容量做大一些?


这就要提到它最致命的缺点了,就是能量密度很低,仅为50Wh/kg还不到石墨负极磷酸铁锂电池的一半。


“腿短”的弊端,也让它很难应用在追求长续航的纯电车型上,甚至连增程/插混车型,也很难满足。


这,也恰恰是钛酸锂电池始终未能成为主流的根本原因。


目前,VarEVolt电池率先搭载在了一款名为Czinger C21的混动超跑上。


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其搭载一台950马力的2.9T V8双涡轮增压发动机和2台电机,系统最大马力1250匹,匹配7速双离合变速箱,零百加速时间1.9秒,0-300km/h加速时间8.1秒,极速405km/h。


虽然它的电池容量仅为2kWh能量密度也只有30Wh/kg,但显然VarEVolt电池不是为了增加车辆续航的,而是为了迅速放电提升瞬间爆发力的。与此同时,它在刹车时也能通过高充电倍率和动能回收,迅速将大量电能储存起来。


因此,Czinger C2120248月以124.75秒创下了拉古纳塞卡赛道量产车圈速纪录,也以48.82秒的成绩,刷新了古德伍德爬山赛的量产车圈速纪录。


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到了今年升级混动系统的Czinger C21最大马力从1250匹提升至1369匹,性能更加出众,也有望在赛事上获得更好的成绩。


同时,RML集团也表示,接下来计划将这套电池系统,供应给更多希望做电动化转型的超跑们。




 03. 写在最后


2018年前后曾经红极一时的钛酸锂电池,在大电池、长续航的时代选择下,逐渐淡出了大家的视野。


如今,VarEVolt电池又以一大串突破绝大多数人常识的性能表现,让人们看到了钛酸锂电池不一样的另一面。


这恰恰说明,很多看似落后的技术路线,往往并非真的落后,而是没有用在最适合的地方。


还是那句话,技术本身并无优劣之分,适应时代方可生存。


希望在这个电动汽车竞争高度内卷的时代,更多技术路线能百花齐放,闯出属于自己的一片天。





电动车公社整理编辑
首发于微信公众号:电动车公社(ID:EVgongshe)
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