回顾年,有一个很普遍的现象是,动力电池企业纷纷开始对外界发声,行事风格由此前的埋头研究转变为现在的高调“炫技”。
中创新航OS高锰铁锂电池、欣旺达SFC超级快充电池、捷威动力海绵系统、上汽魔方电池等等,这些原本罕见发声的企业,也开始针对高性能、高能量密度、快充、安全、普适性等需求推出对应产品,并且进行宣传。
针对这些宣传重点,我们也能看出,高安全、快充、高适配性、高体积利用率、降本等,一直以来都是动力电池发展的长远目标。
高安全
安全是前提,也是终极目标。目前动力电池企业保证安全主要从优化热管理、提升电池包刚度、材料层级的安全、特殊隔热材料等等方式进行,每家企业的着力点存在差异。
宁德时代麒麟电池为了更高效解决电池散热的问题,将底部水冷换到侧面水冷,冷却面积增加3倍,每6个电芯共用一个弹性夹层,电芯控温时间缩短一半,电芯可急速降温进行热阻隔。此外,多功能弹性夹层内置微米桥装置,来缓冲电芯膨胀的问题。
比亚迪CTB电池有一个很亮眼的宣传重点就是高安全,CTB技术基于刀片电池,电芯横置在电池包托盘上,电池上盖与车身地板合二为一,形成蜂窝结构,再通过密封胶将乘员舱密封,防止进水,底部与车身进行组装,整体的结构刚度也得到了保障。
据比亚迪官方消息显示,CTB电池包能够顺利通过50吨重卡碾压的极端测试,搭载CTB技术的e平台3.0车型,正碰结构安全提升50%,侧碰结构安全提升45%,首款搭载CTB技术的海豹车型,整车扭转刚度提升70%,整车扭转刚度可达到N·m/°。
结构刚度带来的高安全性,是比亚迪CTB电池的重点之一。
蜂巢能源龙鳞甲电池则是从单体+系统层级着手,为电池的安全做全方位的设计:
龙鳞甲电池采用双面冷却设计;
短刀电芯将防爆阀放在底部,蜂巢能源认为,防爆阀设计在顶部需要留泄压通道,高温高压的喷发物排出的过程中容易造成相邻电芯的热蔓延,所以龙鳞甲电池除了改变防爆阀位置,还增加了定向泄压设计,并且泄压通道变短,防止电芯间热蔓延;
蜂云平台的实时监控;
中创新航宣称其OS高锰铁锂电池采用了TPP2.0全行业首发的热电分离的技术,以航天级材料进行热失控抑制防护,配合陶瓷复合绝缘带,耐>℃高温,实现热失控0蔓延。此外,OS高锰铁锂电池通过结构创新,改变电池热失控泄压物质喷发方向并形成独立的泄压空间,避免了复杂的短路问题,电池包的安全性也得到进一步的提升。
孚能科技的SPS方案中,液冷板和导热片的复合使用,给大软包电芯提供了“双面液冷,三面传热”的高效热交换,电池系统的散热效率提升4倍,加上精准的控温AI-BMS,电池系统循环寿命超过次。
上汽的“魔方”电池,则更强调避免产生热失控的“多米诺骨牌”效应。躺式电芯结构下有效接触面积降低,减小热传递通道,再配合7*24h远程监控体系、提前散热系统、气凝胶阻燃材料、自动泄压防爆阀等设计。这也体现了车企更加“系统化”的安全思路,通过撞不着、不失控、不连锁,来实现最终的安全保证。
捷威动力推出的“海绵系统”,区别于传统的液冷板,采用全浸没式热管理方案,导热性能提高75%,整个系统内电芯单体间温差小于3℃。此外,“海绵系统”外部箱体/框架采用刚柔相济的二重设计,保证结构刚性强度的同时,在整车发生极端碰撞时,最大限度地保护电芯不被侵入,做到主被动防护兼容。
在安全的基础上,动力电池追求高性能、低成本。
目前动力电池企业及消费者追求的高性能指标中,快充需求尤为突出,这也是近年来的热点,所以众多电池企业在在电池研发过程中,将其作为重点之一。
快充
宁德时代麒麟电池支持4C快充,10分钟电量可从10%至80%;
海豹车型上快充CTB刀片电池可以在30分钟内完成30%-80%电量;
龙鳞甲电池支持4C快充;
中创新航OS高锰铁锂电池支持快充30%-80%SOC充电小于15分钟;
上汽魔方电池30分钟可实现30%-80%续航,5-80%续航仅需40分钟充电时间;
孚能科技SPS方案支持2.4C、3C和4C充放电倍率。
主打快充的欣旺达SFC超级快充电池,除了常温、高温情况下散热及保证“5min-km”的快速补能需求,还兼顾低温加热效率实现“-20℃,85%的能量保持率”。
基本上年推出的新电池技术,都有关于快充的布局。
安全、高性能之外,动力电池企业还有一个重要目标是降本。无论是体积利用率的提升,产品适配度及标准化程度的提高,还是材料的优化等方式,终极目标还是降本,年电池技术也是围绕这些展开。
提升体积利用率
宁德时代麒麟电池为了提升整体的体积利用率,用多功能弹性夹层代替水冷板、隔热垫和横纵梁等独立部件,电芯底部集成了结构防护、高压连接、热失控排气等功能模块,增加6%的空间,加上其他的优化设计,整体的体积利用率高达72%。
比亚迪CTB电池包将电池上盖与车身地板合二为一,以长刀电芯充当部分结构件的作用,本质上其实就是做进一步的集成,提升体积利用率。官方信息显示,CTB电池系统将整体的体积利用率提升至66%。
蜂巢能源龙鳞甲电池减少了20%的结构件,电池包减重10-20公斤,龙鳞甲电池的系统上盖、水冷板可以和车身乘员舱地板合三为一。最终,该电池通过系统结构件功能集成、空间功能集成设计将成组效率提升至76%。
上汽推出的魔方电池,通过躺平的方式使得Z向高度下降,该方向的高度空间得到充分利用,用结构板和竖立的冷却板作为结构隔离电芯。电芯一侧用膨胀片和气凝胶,一侧用冷却板和结构板隔离开,CTP整体成组效率达到79.6%。
孚能科技SPS方案大软包电池体积利用率达75%,如何实现?一方面,该方案是无模组的设计,电芯在电池包中的占比大幅提升,另一方面,采用的电芯是大软包电芯,此外,通过每片电芯下面垫着一块铝制金属板,充当电芯的支撑和隔热作用,替代部分结构件,加上软包电池体积利用率本身就比同条件下的方形和圆柱更高,SPS方案实现75%体积利用率。
捷威动力推出的“海绵系统”体积成组率达到70%,综合成本下降10%。
高适配性
龙鳞甲电池可兼容各种化学体系,搭载车型可覆盖A00-C级系列;宁德时代麒麟电池适配不同化学体系,对电解液也无特殊要求;孚能科技的SPS“大软包”方案可以通过不同的叠加方案实现不同的电芯厚度,实现80kWh-kWh的不同容量需求,满足从性能轿跑到城市皮卡的电动化需求;上汽的“魔方”电池固定电池包长度和宽度,提供mm、mm和mm三种高度选择,适用于不同的车型定位。
立足安全、追求高性能及最大程度降本的要求下,动力电池将将更加走近低成本、高性价比、安全可靠。
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