一直以来，宁德时代的工厂笼罩着一层神秘的面纱，NCM电池更是扑朔迷离地存在着。
今天，我们将对宝马X1PHEV使用的宁德时代三元锂电池进行拆解，介绍其具体的内部结构。
首先介绍一下这个电池包的来历，这是如假包换的宁德时代NCM三元锂电池PACK，由宝马提出需求和技术指标，由宁德时代负责初步设计，并按照宝马的技术要求进行改进。不仅电芯是宁德时代的，电池包的制作、组装，以及整个PACK的封装都由宁德时代完成。
宝马X1PHEV是全球首款搭载电池的量产新能源车型。因此我们可以认为，这是宁德时代NCM电池的“公版”进化版，其他车企采用的电池包也大同小异，在细节和设计上会有所不同。
我们来看一下这个电池包的整体情况。
由于这个电池包是给宝马X1PHEV这款插电式混动车型适配，电量仅有24度，所以体积相对纯电动车型动辄60度电的PACK要小很多。
NCM是什么？
NCM其中的NCM是三个化学元素符号，分别代表N镍、C钴、M锰。三元锂电池正极部分中，三种元素的比例为8:1:1，也就是NCM配方的来历。之前的以及的配方，指的都是正极材料中NCM三种元素的配比。
N代表的Ni镍则是负责提高能量密度的最主要元素，而Co钴则是负责高倍率，Mn锰则负责稳定性。由于新的化学配方大大提高了电池正极中镍的含量，不仅能够有助于电池能量密度的大幅提升，同时也降低了对钴这种稀缺元素的依赖。能量密度的大幅提升同样得益于电池包轻量化的设计。
据宁德时代所说，宝马X1PHEV这款电池包做了多重安全防护：
在材料方面，通过原子层级创新，开发出了高稳定性正极材料和高安全电解液，电池耐高温边界提高了40℃，热稳定性大幅提高。
在电芯结构方面，设计了高集成、强鲁棒的防内短路电极，电芯进行各种滥用测试可以不起火、不冒烟。
在电池包设计方面，量化分析外力作用下，外壳发生不同弹性变形、塑性变形时对电芯的损伤，优化电池包结构强度。
在电池热管理方面，基于电池的物理化学特性，精确掌控温度/电压/电流等安全边界，确保电池在安全舒适区工作，完善监控模型，第一时间识别安全风险并及时预警。
在系统热扩散方面，采用航空级耐热材料气凝胶和定向热导流技术，即使单体发生热失控，也能做到系统不蔓延、不起火。
电池包拆解样本
铝合金下箱体
这是电池的下底部，也就是面对地面的部分，为了减重采用铝合金材质。电池的全部部分都装在这个箱体中。图为下箱体固定车身连接用的螺丝孔位。
由于这个电池组带有液冷系统，因此冷却液通过下箱体与电芯之间，带有液体流通管道的冷却液导板。由于样品被遮挡，我们用I-PACE的电池箱体做示意，原理基本一样。
电池控制系统
从高压控制器和各处传感器处获得数据信息，根据上报信息判断和控制动力电池运行状态，实现BMS相关控制策略，并作出相应故障诊断及处理。
低压输出
主要是电池组内各种信号和数据的交换，起到与外部车辆控制系统通讯的作用。
高压输出
顾名思义，将内部储藏的高压电向外输出，履行电池组的本职工作。同时测试到意外的高压互锁以及高压掉电，也是通过关闭这个接口来实现的。
高压控制系统
实时采集并上报动力电池总电压、电流等信息，为电量状态SOC，以及电池健康状态SOH提供判断数据，同时可实现预充电测试和绝缘测试功能。
电池芯模组
这个电池模组为硬壳电池，照片中是并列排列的4个电池模组。其中顶部带蓝色圆圈，并有压印纹的金属部分是泄压保护部分，一旦电池内部发生严重的热失控管理，或内部压力骤增，这个金属部分就会破裂，释放硬壳电池内部的压力。
照片中红色框体内的，是测试电压数据的数据线，而篮框部分的则是测试温度的传感器数据线，而那个被压成小扁片样子的接头，其实是一个小的温度传感器。所以大家可以看到，红色的电压监控数据每个电池模组上都有；而蓝色框的温度测试数据线，每隔一个电芯模组才有一个。
耐高温高压线束
在电池组内的高压线需要经受高温高压的考验，因此凡是涉及动力电池高压线部分，全都会采用这种橘色绝缘布缠绕包裹的高压线材。
热管理系统
电池组的位置及外部条件都可能导致不平均的温度分布。温度分布不均会引起电池单体之间的电压不均衡，从而影响电池及整车的性能。
由于电池组采用液冷系统，通过冷却液循环散热的方法，为电池包内的电芯做温度管理控制。因此这里是液冷管路的接口，外部链接水泵与散热片，将电池内部多余的热量通过液体管路带出，保持电池包工作在适当的温度之下。
阻燃材料
频繁发生的自燃事故，将电池组的安全性推上了风口浪尖，再加上电池巨大的活性，让很多人都有些担忧。为此，这款NCM电池组内增加了阻燃层的设计。
NCM电池组还装配了气凝胶电池隔热垫，进一步提升电池的安全性能。
气凝胶电池隔热垫由高分子膜或阻燃涂层与气凝胶绝热芯材热压而成，具有良好的隔热及阻燃性能，主要安装于动力电池电芯间，一方面效阻隔高温在相邻电芯间蔓延，另一方面还可以为电芯充放电过程中产生的膨胀与收缩提供缓冲空间，防止发生电池热失控，大大提高了电池的安全性。
压强平衡调节模块
由于电池包本身具有IP67的防水防尘指标，某种程度来说是全密封的，因此在不同温度和环境及海拔压强下，电池包内外会产生压强差，而这个平衡装置，就是调节内外压强的。简单来说就是只能通过空气，而阻隔水和尘土。
铝合金上盖
这个铝合金上盖的设计，看似简单，实际很难。通过不规则的冲压，让原本强度并不高的铝合金板材，通过改变结构造型，而在不增加任何重量和厚度的情况下，尽可能提高扭抗和自身的强度，同时又不影响电池包的内部构造，以及不增加无意义的空间占用。
看着容易，设计起来可是非常难的，必将要考虑电池组在XYZ三个轴向的震动、冲击，以及本身自体的扭曲和拉伸。
--THEEND--
往期推荐
科普
什么是热失控？如何解决锂离子电池“热失控”问题
数据
年储能市场统计数据一览
行业动向
千亿市场将至！动力电池企业“抢食”储能蛋糕
