轰鸣的小跑SVM 25-10-27 08:00
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#技术巡猎# #小鹏汽车# 快充这几年越来越卷了,电芯老化的不均问题也越严重---但是小鹏开始有种全系5C的趋势,我们讲过几次对么?它在这些事情上,有什么看法呢?聊一聊。

“不均匀”这件事,卷绕电芯尤甚。
外层温度比较低,内层持续发热,外圈还在充电,里圈其实早早就饱和了。
充得越快,中心温度越高,活性越强,锂离子一直试图往里面挤,几百个循环下来,中心区会先出现衰减,可是外层还好好的。最后电芯就被撕成了两个世界:外层欠充、内层过充,温度和反应速率相互撕扯,寿命一塌糊涂。

能解决好这个事情的人不太多,你能做的无非三种:热管理、限流、软件算法。
但这些多多少少,都是“事后补救”,并没改变电芯内部结构本身的不均匀。

小鹏这2025 年 8 月提交了一份专利(CN120810004A),没搞什么新的电解液,也没引入什么复杂控制,仅仅是从结构下手,给电芯分了个“层”,就从材料层面实现电芯的自平衡。

做法其实也很简单。
他们把一个卷绕或叠片电芯,从中心到外层划成多个“第一区域”,这些区域之间最大的区别,是“设计倍率不同”。越靠近中心,倍率能力越低;越靠近外层,倍率越高---似乎是在“削弱内圈”?

但逻辑上,其实是相反的:内圈因为散热差,温度高、活性高,充电的时候本来就更快。而外圈温度低、反应慢,所以给它更高倍率的材料,它在速度上才可以追上来。等电芯充电时,温度和倍率这两个变量正好互补,于是温度比较高的地方,可以慢慢来,温度比较低的地方,你就让它快一点,整体恰好你可以同步充满,电芯的内外衰退差自然也就被对齐了。

这是一个典型的“系统平衡”思路。
卷绕电芯可以通过分段涂布、分段压实来实现,叠片电芯可以直接换不同型号的石墨或硅碳材料。专利里头,推荐参数都写出来了,卷绕型 M/N 比在 10~20,叠片型 H/N 比在 20~40。这个参数的含义,换句话说,是分区不能太粗,也不能太细---分区太少的话,补偿不够,分区太多会导致复杂和成本上升。

他们也写了完整的实验数据,其中做了 2、3、4、6、7 区五个方案,对比了三个传统电芯。每个区域都选了不同倍率的石墨,从“石墨一”到“石墨七”,测试结果是这样的,分区越多,循环寿命和能量密度都在提升,同时 BOM 成本在下降,但当分区超过七层后,收益开始递减---因为内外倍率差太小,制造难度反而成了瓶颈。结论就是:2~4 区的成本/能量密度/循环保持率提升更明显;而7 区(超出优选比值)收益变小、非优选。

快充性能保持一致的前提下,循环寿命提升明显,成本还可以有效降低。

传统电芯讲究结构均匀、材料一致,而小鹏的逻辑是“有序不均”---它接受了温度梯度的存在,然后用材料梯度去对冲。

这有点像悬挂,该硬的地方硬,该软的地方软,电芯内部也一样,与其追求完美的等温,不如让不同区域各司其职,热得快的地方慢一点,冷的地方快一点,这才是符合实际运行工况的工程逻辑。

“梯度”这件事本身也很有意思,它不仅能优化热分布,还能顺带提升能量密度。
因为靠内侧倍率低的材料往往能量密度更高、成本更低;外层高倍率材料价格贵一点,但比例小。整个电芯的性能提升了、成本下降了、寿命延长了---这三个指标,本来是互相牵制的,而它们能在一个方案里同时兼顾,说明这真的很工程,对么?

适用范围也很宽。
卷绕、叠片、方壳、软包其实都适配这套方案,甚至他们在说明书里还举了个制造例子,不同倍率的石墨浆料分段涂布到铜箔上、不同压实密度成型,直接卷成裸电芯,这里没任何额外零部件,也没增加什么工序,这意味着是可以直接落在量产线的工程方案。

它会是小鹏下一代高倍率电芯的底层设计逻辑吗?

发布于 广东