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Nio Hybrid Cell: Neue Hybridbatterie mischt NMC- und LFP-Zellen

NMC-Zellen für hohe Energiedichte, LFP für den akzeptablen Preis

NIO Hybrid-Cell Battery Pack - 75 kWh version

Von: Mark Kane

Übersetzt von: Stefan Leichsenring

28. Sep. 2021 um 11:50 Uhr

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Nio kündigt eine neue 75-kWh-"Standard Range"-Batterie an, die die bisherige 70-kWh-Batterie ersetzt. Währen der 70-kWh-Akku eine NMC-Chemie (Nickel-Mangan-Cobalt) hatte, ist der neue eine so genannte Hybridbatterie. Bestellbar ist der Akku ab sofort, die Auslieferung beginnt im November.

Offiziell trägt die Innovation den Namen Hybrid Cell, doch das ist nur eine Marketingbezeichnung, denn es gibt keine "Hybridzellen". Es handelt sich um einen Hybrid-Akku, das heißt eine Batterie, die zwei verschiedene Lithium-Ionen-Batteriezellen enthält, nämlich NMC-Zellen und LFP-Zellen (Lithium-Eisenphosphat). Das Verhältnis der beiden Zelltypen wurde nicht bekannt gegeben; wir vermuten, dass es bei 1:1 oder 2:1 liegt.

Der Zweck der Kombination der beiden Typen besteht darin, die Gesamtparameter der Batterie zu verbessern. NMC-Zellen sind für ihre hohe Energiedichte bekannt, während die LFP-Zellen sehr kostengünstig sind.

Die neue Hybridzellenbatterie kommt außerdem ohne Batteriemodule aus, denn Nio setzt die Cell-to-Pack-Technologie (CTP) ein, bei der die Zellen direkt in den Akku eingebaut werden. Das vereinfacht die Produktion, senkt die Kosten und verbessert zusätzlich die Energiedichte.

NIO Hybrid-Zellen-Akkupack - 75 kWh-Version

NIO Hybrid-Zellen-Akkupack - 75 kWh-Version

Im Endeffekt kann Nio durch das Mischen der beiden Zelltypen eine 75-kWh-Version zum Preis der bisherigen 70-kWh-Version anbieten. Damit erhöht sich die Reichweite der Modelle ES8, ES6 und EC6 um mindestens einige Prozent erhöht.

Daten des Standard-Range Hybrid-Cell Batterie-Pack:

NIO Hybrid-Cell Battery Pack - 75 kWh version

LFP-Zellen haben allerdings neben der geringen Energiedichte noch weitere Nachteile, darunter eine geringere Kapazität und Leistung bei niedrigen Temperaturen und eine ungenaue Berechnung des Ladezustands aufgrund der meist flachen Spannungskurve. Die Probleme bei niedrigen Temperaturen wurden offenbar durch Software- und Hardwareanpassungen gelöst, so Nio. Dazu gehört eine bessere Wärmeisolierung und eine Batterieheizung mit Warmestrahlung.

"NIO has designed a complete thermal management software and hardware system for the standard-range battery (75 kWh), which reduces the range loss in low temperature by 25% compared to its LFP counterpart."

"The comprehensive environment shielder applies low-thermal conductivity materials and innovative structural design for the source of heat loss in extremely cold environments in order to effectively improve passive thermal insulation performance.

The intelligent thermal system coupling battery heat generation dynamically adjusts thermal control targets in combination with battery heat to balance the drive experience and energy consumption. The radiant thermal compensation heater uniformly heats the battery cells to maintain the working temperature of the battery while taking into account the energy consumption.

The hybrid layout of ternary lithium cells and LFP cells makes full use of the low-temp performance advantage of ternary lithium cells to improve the overall battery performance in low temperature. And the dual chemistry control algorithm precisely controls the performance of ternary lithium and LFP cells in cold temperature to improve low-temp energy efficiency of the whole battery system.

Die Abschätzung des Ladezustands wurde ebenfalls verbessert, so dass hier kein Unterschied zu den NMC-Zellen mehr bestehen soll:

"NIO’s self-developed hybrid-cell battery SoC estimation system integrates the innovation of software algorithm and hardware application, which reduces the estimation error to less than 3%, reaching the level of ternary lithium battery SoC estimation. The dual chemistry SoC algorithm fully takes advantage of ternary lithium and LFP battery systems to realize constant battery SoC estimation and guarantee the accuracy. A high-power DCDC within the battery ensures fast, real-time and balanced SoC calibration."

Künftig mehr Hybridbatterien?

Die 100-kWh-Batterie von Nio behält vorerst ihre NMC811-Chemie, aber vermutlich könnte auch dieser Akku künftig durch eine Hybridbatterie ersetzt werden. Solange LFP-Zellen deutlich günstiger sind als solche mit NMC-Chemie, ist eine Hybridlösung interessant, solange sich die Parameter der gesamten Batterie nicht zu sehr verschlechtern.

Medienberichten aus China zufolge hat NIO im September beim chinesischen Ministerium für Industrie und Informationstechnik (MIIT) eine Produktions- und Verkaufslizenz für einen Nio ET7 beantragt, der ebenfalls mit einer Hybridbatterie ausgestattet ist:

 

Soweit wir wissen, verwendet Nio Lithium-Ionen-Zellen von CATL. Der chinesische Batteriezellen-Hersteller hat vor kurzem eine Hybridbatterie präsentiert, die aus Natrium-Ionen- und Lithium-Ionen-Zellen besteht. Es würde uns nicht überraschen, wenn die neueste Nio-Batterie das Ergebnis einer Kooperation mit CATL ist. Der allgemeine Konstruktionsansatz scheint ähnlich zu sein.

Natrium-Ionen-Akkus von CATL

Die Hybridbatterie von CATL (AB Battery)

Natrium-Ionen-Akkus von CATL

Die AB Battery von CATL mischt Natrium-Ionen-Zellen und Lithium-Ionen-Zellen

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Quelle: Nio

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