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2022年動力電池技術(shù)盤點

時間:2023-01-29 09:25來源:NE時代新能源 作者:Leon
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       回顧2022年,有一個很普遍的現(xiàn)象是,動力電池企業(yè)紛紛開始對外界發(fā)聲,行事風(fēng)格由此前的埋頭研究轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)在的高調(diào)“炫技”。
 
       中創(chuàng)新航OS高錳鐵鋰電池、欣旺達(dá)SFC480超級快充電池、捷威動力海綿系統(tǒng)、上汽魔方電池等等,這些原本罕見發(fā)聲的企業(yè),也開始針對高性能、高能量密度、快充、安全、普適性等需求推出對應(yīng)產(chǎn)品,并且進行宣傳。
針對這些宣傳重點,我們也能看出,高安全、快充、高適配性、高體積利用率、降本等,一直以來都是動力電池發(fā)展的長遠(yuǎn)目標(biāo)。
 
高安全
 
       安全是前提,也是終極目標(biāo)。目前動力電池企業(yè)保證安全主要從優(yōu)化熱管理、提升電池包剛度、材料層級的安全、特殊隔熱材料等等方式進行,每家企業(yè)的著力點存在差異。
 
       寧德時代麒麟電池為了更高效解決電池散熱的問題,將底部水冷換到側(cè)面水冷,冷卻面積增加3倍,每6個電芯共用一個彈性夾層,電芯控溫時間縮短一半,電芯可急速降溫進行熱阻隔。此外,多功能彈性夾層內(nèi)置微米橋裝置,來緩沖電芯膨脹的問題。
 
       比亞迪CTB電池有一個很亮眼的宣傳重點就是高安全,CTB技術(shù)基于刀片電池,電芯橫置在電池包托盤上,電池上蓋與車身地板合二為一,形成蜂窩結(jié)構(gòu),再通過密封膠將乘員艙密封,防止進水,底部與車身進行組裝,整體的結(jié)構(gòu)剛度也得到了保障。
 
       據(jù)比亞迪官方消息顯示,CTB電池包能夠順利通過50噸重卡碾壓的極端測試,搭載CTB技術(shù)的e平臺3.0車型,正碰結(jié)構(gòu)安全提升50%,側(cè)碰結(jié)構(gòu)安全提升45%,首款搭載CTB技術(shù)的海豹車型,整車扭轉(zhuǎn)剛度提升70%,整車扭轉(zhuǎn)剛度可達(dá)到40500N·m/°。
 
       結(jié)構(gòu)剛度帶來的高安全性,是比亞迪CTB電池的重點之一。
 
       蜂巢能源龍鱗甲電池則是從單體+系統(tǒng)層級著手,為電池的安全做全方位的設(shè)計:

       龍鱗甲電池采用雙面冷卻設(shè)計;
       短刀電芯將防爆閥放在底部,蜂巢能源認(rèn)為,防爆閥設(shè)計在頂部需要留泄壓通道,高溫高壓的噴發(fā)物排出的過程中容易造成相鄰電芯的熱蔓延,所以龍鱗甲電池除了改變防爆閥位置,還增加了定向泄壓設(shè)計,并且泄壓通道變短,防止電芯間熱蔓延;
       蜂云平臺的實時監(jiān)控;
 
       中創(chuàng)新航宣稱其OS高錳鐵鋰電池采用了TPP2.0全行業(yè)首發(fā)的熱電分離的技術(shù),以航天級材料進行熱失控抑制防護,配合陶瓷復(fù)合絕緣帶,耐>1000℃高溫,實現(xiàn)熱失控0蔓延。此外,OS高錳鐵鋰電池通過結(jié)構(gòu)創(chuàng)新,改變電池?zé)崾Э匦箟何镔|(zhì)噴發(fā)方向并形成獨立的泄壓空間,避免了復(fù)雜的短路問題,電池包的安全性也得到進一步的提升。
 
       孚能科技的SPS方案中,液冷板和導(dǎo)熱片的復(fù)合使用,給大軟包電芯提供了“雙面液冷,三面?zhèn)鳠?rdquo;的高效熱交換,電池系統(tǒng)的散熱效率提升4倍,加上精準(zhǔn)的控溫AI-BMS,電池系統(tǒng)循環(huán)壽命超過3000次。
 
       上汽的“魔方”電池,則更強調(diào)避免產(chǎn)生熱失控的“多米諾骨牌”效應(yīng)。躺式電芯結(jié)構(gòu)下有效接觸面積降低,減小熱傳遞通道,再配合7*24h遠(yuǎn)程監(jiān)控體系、提前散熱系統(tǒng)、氣凝膠阻燃材料、自動泄壓防爆閥等設(shè)計。這也體現(xiàn)了車企更加“系統(tǒng)化”的安全思路,通過撞不著、不失控、不連鎖,來實現(xiàn)最終的安全保證。
 
       捷威動力推出的“海綿系統(tǒng)”,區(qū)別于傳統(tǒng)的液冷板,采用全浸沒式熱管理方案,導(dǎo)熱性能提高75%,整個系統(tǒng)內(nèi)電芯單體間溫差小于3℃。此外,“海綿系統(tǒng)”外部箱體/框架采用剛?cè)嵯酀亩卦O(shè)計,保證結(jié)構(gòu)剛性強度的同時,在整車發(fā)生極端碰撞時,最大限度地保護電芯不被侵入,做到主被動防護兼容。
 
       在安全的基礎(chǔ)上,動力電池追求高性能、低成本。
 
       目前動力電池企業(yè)及消費者追求的高性能指標(biāo)中,快充需求尤為突出,這也是近年來的熱點,所以眾多電池企業(yè)在在電池研發(fā)過程中,將其作為重點之一。
 
快充
 
       寧德時代麒麟電池支持4C快充,10分鐘電量可從10%至80%;
       海豹車型上快充CTB刀片電池可以在30分鐘內(nèi)完成30%-80%電量;
       龍鱗甲電池支持4C快充;
       中創(chuàng)新航OS高錳鐵鋰電池支持快充30%-80%SOC充電小于15分鐘;
       上汽魔方電池30分鐘可實現(xiàn)30%-80%續(xù)航,5-80%續(xù)航僅需40分鐘充電時間;
       孚能科技SPS方案支持2.4C、3C和4C充放電倍率;
       主打快充的欣旺達(dá)SFC480超級快充電池,除了常溫、高溫情況下散熱及保證“5min-200km”的快速補能需求,還兼顧低溫加熱效率實現(xiàn)“-20℃,85%的能量保持率”。
 
       基本上2022年推出的新電池技術(shù),都有關(guān)于快充的布局。
 
       安全、高性能之外,動力電池企業(yè)還有一個重要目標(biāo)是降本。無論是體積利用率的提升,產(chǎn)品適配度及標(biāo)準(zhǔn)化程度的提高,還是材料的優(yōu)化等方式,終極目標(biāo)還是降本,2022年電池技術(shù)也是圍繞這些展開。
 
提升體積利用率
 
       寧德時代麒麟電池為了提升整體的體積利用率,用多功能彈性夾層代替水冷板、隔熱墊和橫縱梁等獨立部件,電芯底部集成了結(jié)構(gòu)防護、高壓連接、熱失控排氣等功能模塊,增加6%的空間,加上其他的優(yōu)化設(shè)計,整體的體積利用率高達(dá)72%。
 
       比亞迪CTB電池包將電池上蓋與車身地板合二為一,以長刀電芯充當(dāng)部分結(jié)構(gòu)件的作用,本質(zhì)上其實就是做進一步的集成,提升體積利用率。官方信息顯示,CTB電池系統(tǒng)將整體的體積利用率提升至66%。
 
       蜂巢能源龍鱗甲電池減少了20%的結(jié)構(gòu)件,電池包減重10-20公斤,龍鱗甲電池的系統(tǒng)上蓋、水冷板可以和車身乘員艙地板合三為一。最終,該電池通過系統(tǒng)結(jié)構(gòu)件功能集成、空間功能集成設(shè)計將成組效率提升至76%。
 
       上汽推出的魔方電池,通過躺平的方式使得Z向高度下降,該方向的高度空間得到充分利用,用結(jié)構(gòu)板和豎立的冷卻板作為結(jié)構(gòu)隔離電芯。電芯一側(cè)用膨脹片和氣凝膠,一側(cè)用冷卻板和結(jié)構(gòu)板隔離開,CTP整體成組效率達(dá)到79.6%。
 
       孚能科技SPS方案大軟包電池體積利用率達(dá)75%,如何實現(xiàn)?一方面,該方案是無模組的設(shè)計,電芯在電池包中的占比大幅提升,另一方面,采用的電芯是大軟包電芯,此外,通過每片電芯下面墊著一塊鋁制金屬板,充當(dāng)電芯的支撐和隔熱作用,替代部分結(jié)構(gòu)件,加上軟包電池體積利用率本身就比同條件下的方形和圓柱更高,SPS方案實現(xiàn)75%體積利用率。
 
       捷威動力推出的“海綿系統(tǒng)”體積成組率達(dá)到70%,綜合成本下降10%。
 
高適配性
 
       龍鱗甲電池可兼容各種化學(xué)體系,搭載車型可覆蓋A00-C級系列;寧德時代麒麟電池適配不同化學(xué)體系,對電解液也無特殊要求;孚能科技的SPS“大軟包”方案可以通過不同的疊加方案實現(xiàn)不同的電芯厚度,實現(xiàn)80kWh-150kWh的不同容量需求,滿足從性能轎跑到城市皮卡的電動化需求;上汽的“魔方”電池固定電池包長度和寬度,提供110mm、125mm和137mm三種高度選擇,適用于不同的車型定位。
 
       立足安全、追求高性能及最大程度降本的要求下,動力電池將將更加走近低成本、高性價比、安全可靠。
 
(責(zé)任編輯:子蕊)
文章標(biāo)簽: 動力電池 電池技術(shù)
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