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從孚能科技SPS和寧德時(shí)代“麒麟電池”看電池系統(tǒng)迭代方向
日期:2022-11-14   [復(fù)制鏈接]
責(zé)任編輯:sy_qianjiao 打印收藏評(píng)論(0)[訂閱到郵箱]
剛剛過去的10月,新能源汽車行業(yè)的精彩遠(yuǎn)不止多款新車型的發(fā)布或企業(yè)上市,動(dòng)力電池領(lǐng)域的新技術(shù)和新系統(tǒng)解決方案更為可圈可點(diǎn)。上個(gè)月,孚能科技SPS“大軟包”技術(shù)一經(jīng)發(fā)布,就入圍多項(xiàng)行業(yè)獎(jiǎng)項(xiàng);寧德時(shí)代“麒麟電池”正式搭載全新上市的極氪009,配套落地;基于上汽“魔方電池”內(nèi)核,上汽飛凡汽車攜手捷能智電正式切入“車電分離”賽道……

值得注意的是,包括SPS大軟包、麒麟電池、魔方電池都有著“共同”的特征:它們不再是傳統(tǒng)的從電芯到模組的簡(jiǎn)單組合,它們是更具“靈活性”的系統(tǒng),因此將它們并列對(duì)比也更具價(jià)值。無(wú)疑,這些特征也意味著電池技術(shù)迭代趨勢(shì)。


續(xù)航里程之爭(zhēng),不止能量密度高低

對(duì)消費(fèi)者而言,新能源汽車?yán)m(xù)航里程至關(guān)重要,而更遠(yuǎn)的續(xù)航里程需要電池系統(tǒng)有著更高的能量密度相匹配。電池系統(tǒng)能量密度的提升通常有兩種方式:一是通過改善電池材料提升單體電芯能量密度;另一種途徑則是通過提升電池包系統(tǒng)集成度和體積利用率。當(dāng)然“成年人”的選擇是“全都要”,上述三種技術(shù)方案也都體現(xiàn)了這一點(diǎn)。


在電芯化學(xué)體系方面,三種技術(shù)方案都體現(xiàn)了高兼容度,可以適用從高鎳三元到低鎳富鋰錳、磷酸鐵鋰、甚至鈉離子等多種材料體系,這使得汽車廠商可以在一套方案中滿足成本和性能的不同取向。

其中,從單體能量密度來(lái)看,孚能科技采用獨(dú)有的半固態(tài)軟包電池技術(shù),已實(shí)現(xiàn)330Wh/kg的能量密度;寧德時(shí)代“麒麟電池”并未公布單體電芯,但是從其成組效率來(lái)看,預(yù)計(jì)也將達(dá)到300Wh/kg;特斯拉4680電池,能量密度也在300Wh/kg附近;上汽集團(tuán)目前從市場(chǎng)采購(gòu)的高鎳三元電芯能量密度在250Wh/kg左右。

在系統(tǒng)集成方面,三種技術(shù)方案均采用了“CTP”技術(shù)。其中孚能科技SPS方案采用液冷板與底盤一體化設(shè)計(jì),半固態(tài)大軟包電芯直接集成于底盤系統(tǒng),使系統(tǒng)零部件減少50%,打破了軟包電池在系統(tǒng)集成度上的傳統(tǒng)劣勢(shì);上汽的“魔方電池”最大的亮點(diǎn)在于躺式電芯,以及CTP、高電壓、超薄基材等技術(shù)及材料,也實(shí)現(xiàn)了成組效率上的極大突破;而寧德時(shí)代“麒麟電池”通過取消橫縱梁、水冷板、隔熱墊原本各自獨(dú)立的設(shè)計(jì),集成為多功能彈性?shī)A層,也實(shí)現(xiàn)了超出預(yù)期的模組集成度。

可以看到,通過“電池材料+系統(tǒng)高集成”雙管齊下的策略,電池企業(yè)、車企的技術(shù)方案都實(shí)現(xiàn)了電池系統(tǒng)能量密度的大幅提升,尤其是依托電芯化學(xué)體系方面的優(yōu)勢(shì),孚能科技和寧德時(shí)代都可以為汽車廠商實(shí)現(xiàn)超過1000km的長(zhǎng)續(xù)航里程。

通用化之爭(zhēng),可調(diào)高度適應(yīng)多種平臺(tái)者勝

續(xù)航里程的提升只是一方面,孚能科技、特斯拉、寧德時(shí)代、上汽的新電池系統(tǒng)解決方案,都支持從A級(jí)到C級(jí),支持轎車、SUV和MPV等多種平臺(tái)的適應(yīng)性,這也是今年這幾家企業(yè)電池系統(tǒng)解決方案的最大特征。必須看到,主流汽車廠商的電氣化進(jìn)程正進(jìn)入“架構(gòu)造車”的新時(shí)代。從過去的“油改電”,到專用電車平臺(tái)的“平臺(tái)造車”,再到適應(yīng)多個(gè)級(jí)別多種車型的“架構(gòu)造車”,這一趨勢(shì)也促使電池技術(shù)方案發(fā)生改變。

圖片:從MQB/J1,到MEB/PPE,再到SSP,大眾的平臺(tái)電氣化已走過三代

以孚能科技的SPS“大軟包”方案為例,其臥式布局和疊片技術(shù),可以靈活調(diào)節(jié)電池系統(tǒng)的底盤高度,即同款底盤、一款電芯就可以適配全系乘用車。具體來(lái)看,大軟包電芯厚度僅有14mm-20mm,可以通過不同的疊加方案實(shí)現(xiàn)不同的電芯厚度,而電芯厚度的變化讓SPS的底盤高度可以在85mm-145mm之間靈活調(diào)節(jié),搭載不同能量密度的大軟包電芯讓電池系統(tǒng)可擁有從80kWh-150kWh的不同容量,滿足從性能轎跑到城市皮卡的電動(dòng)化需求。

上汽的“魔方”電池也是類似的表現(xiàn):其電池包的長(zhǎng)度和寬度是固定的——1690mm*1300mm;而高度有三種:分別為110mm、125mm和137mm。不同的厚度適用于不同的車型定位,現(xiàn)有新能源轎車經(jīng)常出現(xiàn)的底盤過高導(dǎo)致乘員艙高度不足的問題將得到極大的緩解。

綜合可以看到,無(wú)論是上汽或大眾,都在強(qiáng)調(diào)電池系統(tǒng)提供統(tǒng)一底盤中的多個(gè)高度規(guī)格,以適用于多個(gè)平臺(tái)及多種車型,而這一“架構(gòu)造車”的理念正被越來(lái)越多的車企所采用。

安全及熱管理,電池廠和汽車廠各擅其場(chǎng)

在新的電池技術(shù)方案提升能量密度和通用化的同時(shí),實(shí)現(xiàn)更好的熱管理及安全性依然是電池人的不懈追求。在三種技術(shù)方案中,SPS“大軟包”及“麒麟電池”,與“魔方電池”在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上表現(xiàn)出了更多的差異性,而這也是由電池廠和汽車廠對(duì)安全的不同理解與關(guān)注所決定的。

圖片:通過改變散熱結(jié)構(gòu),SPS和“麒麟”賦予電池更強(qiáng)的散熱效率,適應(yīng)更高的充能效率

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。麒麟電池通過全新的多功能彈性?shī)A層,以及重新設(shè)計(jì)置于側(cè)面而非頂部的水冷系統(tǒng),從而使換熱面積擴(kuò)大4倍,電芯控溫時(shí)間縮短至原來(lái)的一半??梢钥吹?,擴(kuò)大散熱面積,滿足3C甚至4C的高壓充電是這兩種技術(shù)方案的主要訴求。

而上汽的“魔方”電池,則更強(qiáng)調(diào)避免產(chǎn)生熱失控的“骨牌”效應(yīng)。躺式電芯結(jié)構(gòu)下電池與電池間更小的接觸面積,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(dòng)泄壓防爆閥等設(shè)計(jì)。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(lái)實(shí)現(xiàn)最終的安全保證。

小結(jié):三種技術(shù)方案都能很好地滿足熱管理及安全,也都能通過針刺、擠壓等各類國(guó)標(biāo)安全測(cè)試。但必須看到一點(diǎn),少電解液甚至無(wú)電解液的半固態(tài)及固態(tài)電池將改寫動(dòng)力電池的安全性,而孚能科技是目前國(guó)內(nèi)率先推出半固態(tài)電池的企業(yè)。

寫在最后:成本管理成為一切制造的核心

盡管通過上面的數(shù)據(jù)梳理,我們可以比較和討論各種技術(shù)方案的優(yōu)劣性,但在現(xiàn)代制造業(yè)中,成本是另一個(gè)不容忽視甚至更重要的話題。在今年8月電池行業(yè)某次大會(huì)上,多家車企抱怨在為電池廠打,10月,一些車企開始積極自建電池產(chǎn)能,打破對(duì)電池廠的絕對(duì)依賴。但毫無(wú)疑問,追求更好的生產(chǎn)成本是新能源汽車進(jìn)一步發(fā)展的必然之路,特斯拉通過圓柱電池、CTC和一體化壓鑄技術(shù)為行業(yè)樹立了一個(gè)很好的典范,而孚能科技的SPS大軟包墊片技術(shù),可能是另一種成本上的優(yōu)解,而這一點(diǎn)有待更多的車企來(lái)驗(yàn)證。

原標(biāo)題: 從孚能科技SPS和寧德時(shí)代“麒麟電池”看電池系統(tǒng)迭代方向
 
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