巨湾技研：凤凰电池可实现车内400V/800V自由切换
400V电压下行车，800V电压下充电——这是巨湾技研在平衡成本和快充需求下给出的解决方案。
6月6日，巨湾技研正式发布了全新自主研发的巨湾凤凰电池。
按照巨湾技研的介绍，凤凰电池可以全天候（高低温）条件下均如常运行，并在300～1000V不同电压平台上均可实现最高8C极速充电（0-80%充电仅需6分钟）的能力。
具体做法上，通过改变电池的串并联，实现车内电池400V和800V自由切换，这是巨湾技研凤凰电池的关键亮点。
相比此前推出的3C、6C电池，巨湾技研在超高导热率低维材料的热管理系统上也有所突破，从而解决气温对电池充放电方面的影响。
当然在充放循环寿命上，巨湾技研方面给出的数据是能够达到2000次。
总线电压升降开关矩阵
先来看巨湾技研的最大亮点高低压切换装置。
巨湾技研的总体思路很简单，两个400V的电池包，充电时，串联达到800V；行车时并联，还维持400V。
也就是说，仅直流快充相关部件为 800V，其余部件维持 400V，通过动力电池灵活输出400V和800V方案。两个400V动力电池通过开关的切换串并联，来灵活输出 400V 和800V电压，这样车辆就可以兼容 400V和800V 直流充电桩。
这样做的好处是，车企不需要提升整车的电压平台，仅通过开关来控制电池包电压，达到电池高压快速充电的目标。
据巨湾技研透露，他们采用的是部分继电器和碳化硅二极管等做开关，之所以采用碳化硅是为了将体积做小。
这里有个背景知识铺垫。快充要通过充电功率的增大来实现，充电功率则由电流和电压共同决定。P=U*I。因此，高电压、大电流是实现快充的主要方式。
在功率相同的情况下，电压越高通过汽车线路的电流越小，根据焦耳定律Q=I²Rt可知产生的功率损耗也越小。因此要想使整个系统效率更高，可增加电池组电压可降低电流，进而降低损耗。
因此，国内企业普遍采用的是提高电压的方式实现快充。
要实现车辆800V快充，按照大类分，一般有三种方式，分别是纯800V电压平台、800V电池组搭载DC/DC转换器、两个400V低压电池组，各有优劣。
纯800V电压平台能量转换效率高，但是直流快充交流慢充、电驱动、动力电池、高压部件均为800V，做到耐高压，整体成本会有明显上升，尤其SiC的大量应用会明显拉升成本。
如果车辆是800V电池组搭载DC/DC转换器，则继续使用400V的架构，车端改造费用低，但电压经DC/DC转换后会损失部分能量，导致能量转换效率低。
两个400V低压电池组采用串并联的形式，即充电时串联800V、放电时并联400V，通过继电器来控制串并联。目前看，巨湾技研采用的就是这一方案，电压升降开关矩阵——继电器、SiC二极管等，来控制电池的电压。
谈到SiC二极管的应用时，巨湾表示，这主要为了减小体积。
巨湾技研方面认为，这一方案于直接应用800V高压平台，成本是大大降低的。巨湾技研方面不否认800V高压平台的趋势，但他们判断这个应用有个发展过程，渗透率逐步提升，在这个过程中，他们选择了高低压切换的方案作为过渡。
巨湾技研方面看来，现在很多主机厂还是仍然采用400V的中低压平台的架构，他们的设计就是让更多的厂商，在不变动自己原有的中低压平台架构的情况下，就能享受到超级快充的技术。
目前国内外也有些高低压的转换方案。巨湾在谈及他们产品特点时表示，其他企业在高压充电情况下，其他车载电器都是不工作的，无法同时运行两个不同电压平台，巨湾的方案解决了这个问题。
换句话说，巨湾的凤凰电池一边可以800V充电，同时可以在400V下运行空调。
优化系统和电芯材料
在巨湾技研介绍中，他们采用了轻量化超高导热率低维材料为基础，并通过极限利用电芯换热面积来搭建热管理系统，使得换热面积相比传统方案提升18倍，实现电池的极速冷却和加热，控温速率提升3倍，冬季可实现5分钟从零下20度升至25度的急速热车，对提升北方地区用户使用体验有好处。
此外，巨湾技研介绍，他们还全面提升成组率和安全防护能力。在电池结构创新设计方面，巨湾凤凰电池采用超导热、加热、缓冲、隔火材料多合一弹仓式结构，将电芯置于紧凑的“弹仓”内，不仅电池的热管理被极大改善，而且抗冲击、抗穿透能力也显著增强，同时使系统体积利用率可高达75%。
当然，这个成组率是采用了CTP无模组的集成模式达到的。
在提升成组率方面，各家电池企业的思路也大致相同，将功能合并以增大有效体积利用率。
电芯方面，要实现快充，要解决负极析锂、正极颗粒破碎老化的问题。充电过程中锂离子从正极脱出进入电解液穿过隔膜最后嵌入负极，这个速度越快，充电速度越快。
在这个思路下，科研人员不断改进、优化材料。他们通过试验发现，正极通过高例子导的玻璃相包覆层，特殊元素掺杂等技术，可形成径向对齐的精细结构，让锂离子可以更快速度从正极脱出移出到负极。
电解液方面，则是通过添加特殊介电特性溶剂，让锂离子高速移动到负极。
负极通过梯度极片、垂直多孔设计、三维导电网络、特殊无定形材料包覆石墨等技术，来大幅改善负极析锂问题。
五大性能突破
巨湾技研认为，通过上述技术改进，凤凰电池具备五大性能突破。
一是，可以实现全天候运行和XFC极速快充。凤凰电池实现全气候条件下的0-80%极速充电仅需6分钟（8C），并确保整车在全气候（尤其低温）条件下续航里程不打折扣。
二是，主被动加持，安全性能再提升。在主动安全方面，巨湾的热管理极大降低了发生热失控的概率并有提前预警功能，通过对每颗电芯状态的高精度监测、估算及毫秒级精准控制，有效防止电池发生过充、过流等安全隐患。
在被动安全方面，巨湾凤凰电池搭载超高导热率低维材料热管理单元，同时还对电芯提供了强大的“弹仓式”安全防护功能，即使发生电芯热失控，也被遏制在“弹仓”内而不扩散，同时极速冷却技术有效带走发热，在电池系统触发热失控实验中实现48小时不起火。
三是，缩小电芯温差，提升循环寿命。巨湾方面介绍，凤凰电池的电芯本身具备超长寿命的特点，还搭配极致控温的热管理系统，确保电池始终工作在最舒适的温度和极小的温差范围内，大幅提升的循环寿命可达10年或80万公里。
四是，高能量密度支持长续航。系统高集成化设计，凤凰电池的能量密度可达260 Wh/kg，实现一次充电可续航1000公里。
五是，低成本模块维护带来更优经济性。巨湾方面认为，其基于先进的模块化设计理念，使系统维护更加便捷，有利于电芯的梯次利用，同时带来整包电池的轻量化和成本的降低。
巨湾技研表示巨湾凤凰电池将于明年在巨湾技研（南沙）储能器件与系统生产基地实现量产，并有望于明年底装车配套。
目前该款电池尚未量产，量产搭载后的性能如何，还需拭目以待。
