理想MEGA搭载的麒麟5C电池，到底有多牛？

提起纯电车型，离不开的一个词就是里程焦虑。当前，行业普遍认为大于700公里的续航，就已能满足用户的日常所需。各大主流品牌也都已通过增大电池能量密度的方法，做到了500公里以上，甚至达到700公里左右的续航水平。

但里程焦虑的B面则是补能焦虑。尽管充电站越建越多，纯电车型的补能效率却一直未能发生颠覆性的改变。充电时间动辄一小时起步，高速路段充电站在节假日的排队时间甚至比充电时间还长，车主们不仅要承受着精神内伤，还要时刻面对家人、朋友甚至路人的暴击——“谁叫你开电车出远门的？”如果补能的效率问题得不到解决，那么长途旅行的舒适性就只是个笑话。

为什么纯电车型不能同时兼顾续航里程和补能效率？因为电池的物理特性已决定：能量密度越高，充放电能力就越低。想要同时兼顾高能量密度和高功率充放电，材料、电池结构和生产工艺都会面临巨大的挑战，几乎无解。

某些品牌的车型，凭借高能量密度电池，续航里程甚至可超过800km，但峰值充电倍率甚至无法达到2C，好不容易让峰值功率达到了，但大电流下电芯快速升温，充电能力又会极速衰减，难以长时间维持大功率充电。而偏向于充放电高性能的电池，能量密度则很不理想，部分品牌的4C倍率电池，就牺牲了能量密度，只能续航 200 多公里。

随着理想MEGA相关信息的逐步曝光，这款纯电 MPV 首次搭载了理想和宁德时代联合开发的麒麟5C电池，不仅支撑起了超长续航，更实现了“充电12分钟续航500公里”全球最快的充电速度。

超充VS长续航，麒麟5C电池如何兼得鱼与熊掌？到底是“真5C”还是搞噱头？

三年时间，一场从0到1的攻坚战

成年人的世界不做选择题。据理想汽车电池负责人柳志民博士介绍，早在2018年，理想汽车就已经启动了对超充电池的研究，并在行业内率先提出兼顾大电量与高倍率充电能力的需求。

在2019年，电池研发团队明确采用800V的电压平台与方型铝壳电池，以获得更大的充电倍率。据柳博士回忆，“当时，国内外的头部电池供应商都基于我们的需求进行了研发。我们的目标：在保证能量密度的前提下，做到4C或者5C超快充，而后者对应的一个技术指标是将电池内阻降低到0.3毫欧以下。

各大供应商为了达成这一目标，都投入了大量资源来进行技术攻坚。即便在疫情最严重的那段时间，他们的专家也都专程赶来国内，驻扎在理想汽车伴随开发，本部也一直与我们紧密沟通，不断探讨可行的技术方案。但半年过去，做出了几轮样品，部分品牌的测试结果依旧距离我们想要的标准有很大差距。最终，除了宁德时代，几家供应商都因电芯指标开发难度太大而相继退出。”

2020年，我们与全球动力电池的巨头宁德时代开启了联合工程开发。双方集中了彼此最优秀的科学家与工程师，投入了空前的资源，共同开启了这场针对电池研发的攻坚战。

据柳博士透露，双方总共为麒麟5C电池投入了超过1000位的研发人员，其中，理想汽车的电池团队就有280人，70%的人都投入在超充电池上。为了实现技术卡点的突破，我们还专门从头部电池公司招募了多名博士工程师，主要研究内容就是电池阻抗分析。历经三年的联合攻坚，我们终于打造出了5C电芯、5C电池热管理、5C电池安全架构。

“为了给用户带来媲美燃油车的补能体验，我们对5C超充电池的标准，是在有限的车身底盘空间内满足700公里的续航里程，循环寿命与2C倍率相当，还能做到5C超充。不仅如此，我们还要求这款产品可以在充电时长上，维持高倍率快充达到10分钟以上。目前，行业里宣称的高倍率快充电池，通常只能维持5分钟左右。

当我们基于用户价值，认准技术方向后，会毫不犹豫地重兵投入，全力攻克那些行业最根本的难题。我们对电池行业有足够的敬畏之心，绝不会为了自研而自研，闭门造电池。我们始终联合最好的供应商不断创新，基于用户价值来打造行业第一的产品力。通常情况下，280人规模的电池研发团队，放在各大主机厂里都是凤毛麟角的存在，而电池公司为车企项目配置的研发人员也一般不会超过30人，无论宁德时代还是我们，可以说都为5C电池倾尽所有，投入了远超规格的研发资源。”柳博士说。

峰值充电倍率5C，从基础科学的突破开始

行业里经常提及的2C、3C、4C，C其实指的是电芯充电电流除以电芯容量的倍数。5C峰值倍率能力下，电芯的峰值充电电流可以达到电芯容量的5倍，对理想MEGA而言，意味着峰值电流超过700A，峰值功率超过520kW。

摆在我们和宁德时代面前的首要难题，就是联合开发出能够支持5C倍率的电芯。电芯充电，简单理解就是锂离子从电池的正极脱出，在电解液的协同下，经过隔膜，嵌入到负极的碳层中。大倍率充电能力的实现，需要大幅提升整个过程中锂离子的迁移速率。

柳博士介绍：“想要在技术上取得质的突破，就要在基础科学上取得突破。经过我们大量的研究拆解，最终发现限制充电速度的核心瓶颈在于锂离子嵌入负极的速度，锂离子穿过材料界面的速度，以及锂离子穿过隔膜的速度。针对这三点，我们和宁德时代进行了原子级的技术研究。宁德时代针对超快充领域的前沿技术，几乎全部都应用在了我们联合研发的麒麟5C电池上。”

如果把锂离子从正极到负极的迁移，比喻为从一个城市通过高速公路去往另一个城市，那嵌入负极的速度，就是通过ETC收费站的速度。我们通过缩短石墨颗粒的尺寸和多端面技术、超离子环包覆技术、超充体相改性技术等，让“ETC通道变得更多”，传输距离变得更短，大幅提升了离子的嵌入速度，进而使整体充电性能提升了120%。

在高速上，车辆的行驶速度也会直接影响到“交通时间”。当锂离子从正极材料上跑出来之后，要经过电解液，才能运动到负极。我们开发了专属的电解液，提升了电导率水平，相当于提升了公路上的平均车速，并通过对SEI膜进行调控，形成薄、均匀、致密的界面膜，将厚度从20nm降低到8nm，大幅缩短石墨负极的界面路径，让充电性能再度提升了30%。

而当锂离子通过隔膜时，一方面，我们对单位面积孔的数量进行了提升，让孔隙率提升了10%，加宽“公路”；一方面，我们也对曲折度降低了10%，缩短锂离子穿过隔膜的路径，使得充电性能又提升了10%。

在测试环境下，麒麟5C电池的电芯峰值充电倍率达到了5C，峰值充电电流超过700A，峰值充电功率达到了520kW。 “很多人都好奇，之前我们说的是4C，怎么突然就变5C了？在今年年初进行冬季标定时，我们与宁德时代还只做到了4C的水平。但我们发现，即使在北方冬季这么低的温度下，电池的充电性能都依然具备良好的表现，那是否意味着电芯还有进一步可提升的空间？是否可以在常温状态下提升到5C？

在这个过程里，我们的研发态度产生了一个根本性的改变。在过去，只要指标达成，项目也就结束了。但面对5C电池的挑战，我们每个人都在思考，这么好的一个产品，我们如何进一步挑战极限，去到了从未有人到过的地方，为何不往前再多走几步，看看前方是否还有更美的风景？我们希望去挑战自己的极限。

也是从那时起，我们不再纠结于几C，只希望在保证绝对安全的情况下，尽可能去挖掘电池的极限性能，能做多少做多少。为此，我们专门开发了高精度的三电极技术，可以对电池在充电过程中的负极电位进行精准测量，测量误差在3毫伏以内。通过实验和仿真相结合，找出这款电池的临界充电能力。当有了极限的充电能力后，又考虑了制动波动、容量、内阻、充电温度的一致性，基于蒙特卡洛模型进行仿真和定量化分析，来制定充电策略。”电池工程师罗博士说。

最终，这款电池的电芯材料体系的动力学在实验室里最大能力甚至突破了7C，但我们考虑了容量、内部温度等多方潜在的因素，做了一个冗余方案设计，让日常使用限制在了5C以内，以保证充电过程的安全。

麒麟方案的再升级，实现超充功率的长时间保持

实现峰值5C的充电效率，对于许多车企而言，已经是抵达了电池技术探索的终点，但对理想的电池研发团队而言，这一切才刚刚开始。想要实现12分钟500公里的补能效率，还需解决如何长时间维持在高倍率充电。

电池在充电时都会带来温度的升高，尤其是在大电流、长时间的充电条件下，升温会更加明显。为此，电池研发团队一方面试图去降低电池内阻，进而降低电芯自身产热；一方面，需要去增强整个电池系统的温控能力。

柳博士介绍道：“基于我们的计算，想做到700公里以上的续航，又能实现12分钟500公里的补能效率，那内阻就必须降低至0.3毫欧以内，很多早期的电池合作伙伴都在这件事上失败了。一旦内阻高于0.3毫欧，电芯会在很短时间内就进入高温区，触发系统的降流保护机制，影响我们的充电效率。

宁德时代当时也认为如果想进一步降低至0.3毫欧，最快捷和有效的方案是降低10%-15%的能量密度，意味着续航里程就要减少60-80公里。但对我们而言，充电12分钟续航500公里，关系到是否能够给真正给用户带来媲美燃油车的补能体验，我们不能走牺牲能量密度这条路。为了达成目标，双方几个博士牵头，对电芯，从材料、极片等最底层的电化学原理着手，进行了原子级的拆解，将电芯的内阻构成分解为了17项，逐一去寻找可被进一步优化的空间和路径。按照我们电芯工程师的话说，蚂蚁腿也是肉，能嘬一口是一口。”

通过大量的的实验，我们的电池研发团队终于成功识别出了多项行之有效的降内阻措施。在双方的共同努力下，成功将电芯内阻降低到了0.3毫欧以下，实现了电池在超充工况下，产热功率下降25%，电池温升降低7°C。

另一方面，为了达成更好的5C超充性能，我们还从电池系统的散热能力上下足了功夫。

“早在2021年，我们就已经完成了原型方案的试制和验证，基本达成了散热性能指标。但当宁德推出了麒麟方案，我们眼前一亮，看到了电池的散热性能被进一步提升的可能。那个时候，麒麟方案还只是宁德时代的平台技术，落地应用到MEGA项目，所有的开发验证工作、特制化需求、甚至技术难点就得重新再走一遍，而我们的原型方案已经相对成熟，并已投入了上千万的研发成本。但反复权衡后，我们还是决定做正确的事不做容易的事，我们相信选择麒麟方案，将进一步提升我们5C电池的散热能力。 不同于平铺在电芯底部的液冷系统，麒麟方案将液冷板置于电芯与电芯之间，冷板直接与电芯大面换热，冷却面积提升到了原来的5倍，能够大幅提高电芯冷却的效率，可适应更大电流的快充。这样的布局方式不仅可以用来降温，也能用来升温，在寒冷的冬季，麒麟电池也能提供快速加热能力，提升低温环境下的用户体验。

为了将麒麟电池更好的融入理想MEGA，我们也基于“整车视野”对其进行了进一步的改造和升级。罗博士举了两个例子：“就比如液冷板，电芯在实际使用过程中，一定会有膨胀的情况，液冷板会直接受力。如果结构太硬，那膨胀的电芯会受到挤压，很容易影响寿命；而如果结构过软，液冷板会被挤压塌陷，里面的冷却液就无法正常循环流动，影响散热效果。为此，我们专门开发了一套更具回弹性的液冷板，可以有效缓解电池在充放电过程中的膨胀与收缩问题，让电池的充电性能与寿命达到平衡。

再比如，为了做好温控，每块电池的外壳一般都会布置温度传感器。但电池很大，温度并不均匀，充电时温度最热的位置往往是电芯的中央，但那里是没办法安放传感器的，这就会导致没办法准确监控电池的全局温度。当双方识别到这个问题后，就与宁德时代开启了对这个问题的技术攻坚。凭借着不同样品阶段，超过上百轮的特殊电池样品台架测试，我们模拟出了不同的工况下的电芯温度变化，最终做出了一个电芯温度的算法模型，基于这个模型，搭配当前的电流、电压以及电池壳外端的温度，就能精准地计算出电芯内部的当前温度，进而实现了更好的电池充放电管理。”

凭借着5C的峰值功率与强大的散热能力，我们与宁德时代共同打造的麒麟5C电池不仅将在我们自建的5C超级充电站发挥出强大的实力，也可以把国标桩的能力完全发挥出来，并且是宽温域的发挥出来——无论是常温、高温还是冬天的零下10°C，都会有非常好的体验。

宁德时代国内乘用车事业部CTO高焕表示：“现在的车在120千瓦的国标桩充电，从0或者从10%充到80%，功率也是会下降的，但是理想MEGA可以满功率做到95%。在麒麟方案下，我们会根据各个车型的品类以及它对需求的定义来划分我们‘超级性能’的属性，比如超级续航、超级功率、超级快充。理想在超充这一部分，一定是NO.1。理想 MEGA是第一个我们在麒麟架构下实现 5C 峰值快充的纯电车型。”

远超国标的电池安全标准，只为守护每个家庭

对于纯电车型，用户最为关注的除了续航，就是安全，电池自燃、碰撞起火的新闻在社交媒体上经常登榜热搜。在此之前，更从未有人将800V高压、100多度的大电量、5C超充能力叠加在同一个电池、同一款车上。为此，电池研发团队与宁德时代，应用了高标准、全维度的电池安全技术，实现更高的5C电池安全水平。

“可以说，在我们研发5C电池的过程里，一切的前提都是首先要确保安全。就比如，锂电池常见的金属锂析出，我们和宁德时代做了大量的技术创新，不断提升负极的充电能力，确保在超充时，电芯始终有足够的安全余量，让每一个锂离子都能有效嵌入负极，避免生成锂枝晶，造成电芯内部的微短路。”柳博士介绍。

为了验证电芯的热失效控制能力，通常情况下，会通过外部触发，故意让一颗电芯发生失效，以评估电池的热扩散状态，这也就是所谓的热扩散试验。当前的国家标准，是发出热扩散报警后，五分钟后才能见明火甚至爆炸，给用户留出足够的逃生空间。国内许多优秀的品牌，会做到25°C的常温状态，在水冷工作状态下，整个电池包都不发生热扩散。 但在理想，基于对50多万辆车的数据分析，电池研发团队发现曾有几辆车经历过50°C左右的环境温度。“只有十万分之一的可能，我们就要把室温的25°C，提升到50°C的标准。对我们而言，即使只有一例，但车上坐的是我们心心念念的家人，我们还是要不计成本的去把安全标准提到更高。对于安全而言，只有0分和100分的区别，我们必须做到满分。我们为此还模拟了更为极端的工况，假如低压电系统受损、低压断电、电池冷却循环系统、水冷系统失效了怎么办？我们依旧要确保电池无明火，让用户可以安全离车。”柳博士介绍。

针对发生碰撞时的突发情况，国家标准是：在发生侧向碰撞时，不起火、不爆炸。而理想MEGA早在开发初期就已明确，必须做到侧向碰撞时，电芯都始终保持0变形、冷却液0泄露，所有的能源的承载区，不能够有任何的接触。

“作为电池供应商，宁德时代非常了解电池本身，但涉及碰撞安全中电池包结构和车辆结构的配合上，我们作为主机厂会有更全面的视角。我们对电池边框的结构进行了大幅优化，给电池包设计了溃缩吸能区、侧边框承载区、横梁及底护板承载区，电池边框采用了多腔体截面设计。这样一来，外侧溃缩吸能区吸收电池侧向碰撞能力，内侧承载区就能拥有足够的抗弯刚度，将力稳定地传递到横梁和底护板等部件。在电池包底部，我们通过采用双层结构防护设计与缓冲材料，最大程度降低来自下面的撞击。 而在电池包内部，我们也基于麒麟方案，增加了一根横梁来进行力传导。别小看这样一根横梁，它对电池包工艺的难度大幅增加。为此，我们还专门设计了一个马鞍横梁结构，在降低工艺难度的同时，大大增强了侧向防护力，最终实现了侧碰后电池冷板0侵入、电芯0侵入，从根本上解决了电池碰撞带来的安全问题。”罗博士说。

为了确保交付到用户手里的每一辆车上，电池都能做到绝对安全，我们的麒麟5C电池基于130项安全设计指标，历经951项安全测试，并进行了大量远超国家标准的极端试验。以过充为例，通常标准为普通温度下充电到达130%，无明火、无爆炸，而我们的麒麟5C电池电芯做到了在60°C下，给电池充电达到200%，电池最终仍无明火、无爆炸，实现更极致的安全。

为了确保用户实际使用过程中，电池全生命周期使用过程中的安全，我们早在2018年就自研了完整的车端、云端电池预警系统，并迭代至今。系统会7*24小时对电池健康状态进行实时体检，一旦识别出风险就可早期介入更换。这也让我们实现了已交付的50余万台车，迄今为止无一例因电池本身原因产生起火。

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随着理想MEGA的亮相，理想汽车一直隐藏在水面下的电池技术，终于浮出水面，新一轮的电池革命，也随着麒麟5C电池而提前到来。

如果说理想ONE时期的电池技术，我们还是“拿来主义”，采买市场上成熟的电池设计方案，那到理想L系列，我们就已经开始与供应商共同进行电池的设计与优化，而到理想MEGA使用的麒麟5C电池，则从底层的基础科学突破开始，与全球最优秀的供应商——宁德时代一起，基于双方擅长的认知和沉淀去碰撞和升华，共同去重新定义电池的标准与设计理念，真正把核心技术“握”在手里。

创造移动的家，创造幸福的家，我们正通过不断地努力为每一个中国家庭提供更好的用车体验。麒麟5C电池的推出，或将标志着纯电车型的补能正式进入了“5G时代”，让电动车大规模替代燃油车照进现实。