本文目录一览:
- 1、搭载宁德时代三元锂电池,NEDC续航500km,现代昂希诺纯电10月上市
- 2、蔚来发布75度三元铁锂混装电池包 今年11月交付
- 3、蔚来75kWh三元铁锂电池包上线 11月开始交付
- 4、三元锂VS磷酸铁锂 电池技术进步能否化解电动车里程焦虑?
- 5、刀片电池和三元锂电池有何区别?
- 6、直击三元锂电痛点 超级磷酸铁锂电池能否翻身成为“刀锋战士”
搭载宁德时代三元锂电池,NEDC续航500km,现代昂希诺纯电10月上市
7月18日,我们从北京现代官方获悉,昂西诺纯电将搭载当代安普瑞斯科技有限公司的三元锂电池,NEDC续航里程将达到500公里。据悉,新车将于2019年10月上市。根据官方披露,新车将搭载大陆电子的三合一集成电驱系统,最大功率150kW,最大扭矩310N·m.这款150千瓦的电力驱动系统也在沃德2019年十大发动机名单中。电池方面,昂希诺纯电采用当代安普瑞斯科技有限公司的NCM523三元锂电池,电池容量为64.2kWh,能量密度为141Wh/kg,最大充电功率可支持70kW。▲现代铅PHEV除了昂西诺纯电动,北京现代还将在2019年推出两款新能源汽车,菲斯塔纯电动和PHEV。此前有报道称,PHEV将在7月上市,但7月已经过去了一大半,目前还没有动静。菲斯塔纯动力已出现在工信部发布的《第322期道路机动车辆生产企业及产品公告》中,计划年底上市。
蔚来发布75度三元铁锂混装电池包 今年11月交付
9月23日,蔚来发布三元铁锂标准续航电池包(75kWh),相应车型将于今年11月开始向用户交付。据官方介绍,该电池包采用三元锂与磷酸铁锂电芯混合排布的方式,可实现低温续航损失降低25%,电量估算精度与三元锂电池一致,以及应用了新一代CTP技术,制造装配简化10%
,体积利用率提升5%,能量密度提升14%,达142Wh/kg。
据了解,三元锂电池和磷酸铁锂电池具有不同的特点,三元锂电池的优势在于能量密度大,放电倍率大,性能好,但不足是安全性更低、循环寿命差;而磷酸铁锂电池成本更低、寿命高、安全性高,但相对能量密度低、耐低温性差,因此将两者结合,有着很好的互补性。
蔚来将推出的75kWh电池包是现款70kWh电池包的升级产品,并已于2021年4月申请了一套新的电池系统,以及新的电池系统对应SOC估算方法的专利。
蔚来将磷酸铁锂(LFP)电芯和三元(NCM)电芯组成的组合型电池模组,用串联连接的方式集成在来一个电池包内,从而构成了双体系电池系统,新SOC估算方法则是针对新电池系统所研发的技术,将会解决磷酸铁锂电池SOC估算精度不够的问题。在双体系电池系统中,磷酸铁锂电池与三元电池的配比可以为5:1、3:1或者1:1以及其他比例。
蔚来75kWh三元铁锂电池包上线 11月开始交付
易车讯 9月23日,蔚来三元铁锂标准续航电池包(75kWh)正式发布,并将替换原70kWh电池包。搭载标准续航电池包(75kWh)的车型也同步开启预定,将于今年11月开始向用户交付。续航方面,不同车型搭载三元铁锂电池包后续航也有不同程度提升。
蔚来标准续航电池包(75kWh)采用三元锂与磷酸铁锂电芯混合排布的方式,并应用了新一代CTP(Cell to Pack)技术。通过蔚来专利技术,该电池包实现了优秀的低温续航表现和精准的电量估算能力,为用户提供与三元锂电池包同级的性能表现。
优秀的低温续航表现 低温续航损失降低25%
蔚来针对标准续航电池包(75kWh)设计了完整的热管理软硬件体系,使该电池包相比磷酸铁锂电池包低温续航损失降低25%。
双体系控制算法:
独创的双体系算法,根据三元和铁锂电池低温特性进行模型化控制,经过多轮标定,有效提升了低温下电池系统的能量使用效率,保证低温性能。
耦合电池产热智能热管理:
根据电池低温下内阻升高的特性,开发电池的产热模型,结合整车的热管理,动态调整电池控制目标,达到能耗最小与驾驶体验的平衡,提升低温性能。
全散热路径物理阻隔:
电池包整包所有散热路径进行热量流通分析,根据大数据分析得出极冷天气下的热量损失来源,运用低导热材料及创新的结构设计,在所有路径上的关键结合点进行热量阻隔设计,有效提升驻车时电池的温度,避免电池温度低带来的能量损失。
辐射式主动热补偿:
在长时间极低温环境下,主动开启辐射加热系统,兼顾电池能耗和温度均匀性,保证电池快速达到最优工作温度。12小时极冷环境下,电池最低温度提升40%,温度均匀性提升60%。
电量估算精度与三元锂电池一致
蔚来自主研发的三元铁锂电池包电量估算体系结合了软件算法与硬件应用的创新,将电量估算误差降低至3%以内,达到三元锂电池的水平。双体系电量估算法:充分利用三元锂和磷酸铁锂双体系的优势,实现了电量估算的常时校准,保证估算精度;包内大功率DCDC:可实现快速、实时、均衡的电量校准。
应用新一代CTP技术
此外,标准续航电池包(75kWh)应用了新一代CTP技术,制造装配简化10% ,体积利用率提升5%,能量密度提升14%,达142Wh/kg。
即日起蔚来新购车用户可以选择三元铁锂标准续航电池包(75kWh)或三元锂长续航电池包(100kWh)。三元铁锂标准续航电池包(75kWh)车型,其售价、BaaS价格等与原三元锂70kWh电池包车型相同。
三元锂VS磷酸铁锂 电池技术进步能否化解电动车里程焦虑?
3月30日,外媒报道称,特斯拉计划在夏威夷某岛部署世界上最大规模的电池系统,这套电池系统由244个Megapack电池组成,每个Megapack电池一次可以存储3MWh的电量,投产之后,这个电池系统可以存储超过1GWh的电能,满足整个夏威夷州的用电。
而在3月29日,比亚迪发布了被称为“超级磷酸铁锂电池”的刀片电池,号称将磷酸铁锂电池能量密度拉到三元锂电池水平,原本占据上风的三元锂电池阵营危机四起。
时间推到一个月前,特斯拉在抖音说的“无钴,不代表一定是磷酸铁锂”,让动力电池局势更加扑朔迷离。
为何车企越来越重视电池市场主动权?动力电池的两大主力,三元锂和磷酸铁锂,谁能担起化解电动车里程焦虑的重责?
三元锂 VS 磷酸铁锂
目前,三元锂电池和磷酸铁锂电池是市场上针锋相对的两个阵营。
其实在新能源汽车萌芽期,车企们试图找到突破口的是铅酸电池和镍氢电池,不过这两种电池因为能量密度难以达到需求,现在已经沦为电动自行车和电动摩托的动力电池。
1997年的日本,锂电池研发取得突破,第一辆使用圆柱锂离子电池的日产Prairie Joy EV问世,续航达200公里。不久后,新能源汽车鼻祖大胆采用了松下的镍钴铝酸锂18650电池,将其搭载在Model S量产,三元锂电池正式成为电动车主流。
三元锂电池拥有较高的能量密度,可是安全性多次受到质疑,特斯拉多次自燃便是因为其搭载的三元锂电池存在不稳定性,可以说,最早特斯拉为了里程和动力,牺牲了一部分安全。
磷酸铁锂电池则是一名更加稳重的选手,不过,早先磷酸铁锂的能量密度无法和三元锂电池抗衡,因此更多地在商用车上被使用。
CTP技术的诞生为磷酸铁锂电池争取到新机会,例如,比亚迪发布的刀片电池便是CTP技术的一种。普通的磷酸铁锂电池是cell-module-pack,而CTP全称是“Cell To Pack”,也被成为无模组技术。
很久以来,磷酸铁锂电池装车前需要将将电芯提前进行集成,这个步骤提高了电芯的安全性,也方便售后拆解修复,同时,模组的存在带来了动力电池体积、重量以及成本的上升。CTP技术便是省去了模组步骤,以在单位体积能量密度和成本上,解放磷酸铁锂电池潜力。
另一边,三元锂电池也有自己的突破空间。三元锂电池的三大正极材料是镍、钴、锂,其中,钴的价格大概是锂的6倍,这三者的比例经过522、622、811三次改变,目前,价格昂贵的钴已经越降越低,等待安全性和成本进一步提升后,三元锂电池在能量密度上依旧可以让磷酸铁锂电池望而却步。
动力电池与续航
三电技术(电池、电机、电控)是新能源车的核心技术,而对于电池来说,体现在车辆上最直接的表现就是续航里程。
车辆搭载电池的能量密度和车辆自身的轻量化处理,是影响车辆续航里程的两大关键因素,例如,进口特斯拉Model 3整车重量为1874kg,电池容量75kwh,最大续航里程590km;比亚迪送EV500整车质量2070,电池容量62kwh,最大续航里程500km。
然而,在实际驾驶中,因为路况、气候、驾驶习惯等原因,车辆的实际续航里程往往和标注的最大续航里程产生差距。
2020年2月底,一台NEDC综合续航里程706km的小鹏P7工程测试车,与一台NEDC综合续航里程664km的特斯拉Model 3车型进行了一次70%城市路况+30%高速路况的“光电续航测试”,最终,P7以实际续航里程567.1km的成绩,战胜Model 3的实际续航里程508.8公里。
随着电池技术的进步,越来越多的车型NEDC综合续航里程突破600km。比亚迪将在6月发布的新车比亚迪汉EVNEDC续驶里程达到 605 km、广汽新能源Aion LX 按照NEDC综合工况续航有650km、特斯拉国产Model 3长续航后驱版NEDC综合工况续航668km。
目前,小鹏P7仍是中国迄今为止续航里程最长的智能汽车。据悉,P7使用了小鹏汽车自主研发的全新一代高性能高安全动力电池,该电池使用的是宁德时代电芯,能量密度达到170Wh/kg。
据接近小鹏汽车供应链人士透露,依照小鹏P7高达706km的NEDC综合续航里程,其使用的应该是宁德时代最新的高能811电芯,此前,第一款搭载宁德时代811电池的是宝马X1插混,搭载811芯片后,宝马X1纯电续航里程增加了83%。
除了高能量密度的电池,小鹏P7在行车模式下,利用电机的余热给电池加热,提升整车能量利用率,提升电池的放电量,同样条件下增加续航里程。在一定条件下,利用前端散热器和冷却风扇对电池进行散热,无需使用压缩机。
车身轻量化上,小鹏P7采用了前双叉臂、后五连杆悬架,通过悬架材质和工艺的优化,将簧下质量进一步减轻。P7的前悬架上下控制臂、转向节、减振器节叉等均采用铝合金材质,相比传统铸铁材质大幅减重;后悬架摆臂采用冲压件,强度及重量均优于同级常见的焊接零件。
综合来看,动力电池是影响电动车续航的主要因素,但并非动力电池数量堆积越多,续航里程就越高,通俗易懂地说,因为动力电池本身有重量,且需要一定的空间摆放,当车上电池到达一定数量之后,继续假装电池带来的里程增长非常有限且不经济。此外,车身轻量化技术、热管理等细节处理,也影响了一辆车的续航表现。
随着新能源汽车的普及,动力电池从能量密度、成本、产量上都有了新的需求,而两大阵营之间,磷酸铁锂电池正加快CTP技术研发,三元锂电池正最大化降低钴的含量并优化安全性,未来谁能占据高地,将是一场车企、电池厂商、电池原料产地等多方博弈。对于续航里程,在电池技术之外,车企正不断寻求自身的技术突破,且随着充电桩网络密集搭建,电动车里程焦虑将逐渐消散。
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刀片电池和三元锂电池有何区别?
比亚迪推出的“刀片电池”,属于磷酸铁锂电池,从产品结构来看,就是将动力电池的电芯加长,使单个电芯形状扁平、窄小,虽仍保留了模组的结构,但其通过多个"刀片"捆扎形成模组,通过少数几个大模组的组合成电池,整体思路同样是减少模组结构和单体连接线束,提升封装效率。同时,可以大大提升其能量密度。
磷酸铁锂电池采用磷酸铁锂(LiFePO4)作为正极材料,用铁来做电池原料一来成本低廉,二不含重金属,对环境污染较小,工作电压为3.2V。磷酸铁锂晶体中的P-O键稳固,因此在零电压存放时并不会有泄漏,高温条件下或过充时安全性非常高,可快速充电,高放电功率,无记忆效应,循环寿命高,缺点为低温性能差,正极材料振实密度小,能量密度较低,产品的成品率和一致性也饱受质疑。
三元锂电池全称是“三元材料电池”,一般是指采用镍钴锰酸锂(Li(NiCoMn)O2,NCM)或镍钴铝酸锂(NCA)三元正极材料的锂电池,把镍盐、钴盐、锰盐作为三种不同的成分比例进行不同的调整,所以称之为“三元”,包含了许多不同比例类型的电池。从形状上来区分,可分为软包电池、圆柱电池和方形硬壳电池。其标称电压可达到3.6-3.8V,能量密度比较高,电压平台高,振实密度高,续航里程长,输出功率较大,高温稳定性差,但低温性能优异,造价也比较高。
小结
上面提到的三元锂电池和磷酸铁锂动力电池的优劣性,可以非常明显的看到磷酸铁锂最大的优势就是安全稳定,循环使用寿命高,缺点就是低温性能差,能量密度相对较低,而三元锂电池则可以做到相对较高能量密度,但高温性能差,安全稳定性相较于磷酸铁锂而言,也稍逊一筹。如果比亚迪推出的"刀片电池“真得可以有效解决能量密度的问题,同时价格也非常具有竞争力的话,还是有很大市场潜力的。
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直击三元锂电痛点 超级磷酸铁锂电池能否翻身成为“刀锋战士”
前不久,当特斯拉与宁德签订合作协议之后,又宣布要使用无钴电池,于是很多注意力又来到比亚迪身上,因为很多人的概念里,无钴电池就是指的磷酸铁锂电池,而这项技术正是比亚迪所擅长的。不过就在最近,特斯拉澄清,无钴电池并非只有磷酸铁锂一种,但不管怎么说,这次乌龙使得比亚迪回到了动力电池界的风口浪尖。
当然,比亚迪也的确没闲着。
3月29日,比亚迪在深圳召开了一场线上发布会。
作为靠电池起家的汽车厂商,几乎很少有人会质疑比亚迪在三电技术上的研发能力。所以当比亚迪的“超级磷酸铁锂电池”发布时,即在情理之中、也在意料之中。唯一出乎意料的,是比亚迪竟然没有为其搭配一个更为“耀眼”的名字,而是直接沿用了内部开发时期的称呼——刀片电池。
▲比亚迪在3月29日召开的刀片电池发布会
去年比亚迪董事长王传福在年中业绩交流会上就表示过,这款刀片电池不仅能够满足电动汽车600公里续航,而且放电倍率还大幅提升,寿命长达8年120万公里,成本可以节约30%,在电池体积缩小的情况下,能量密度将能提升近50%。
科技的发展就像有轮回一样,要知道国内新能源车行业的萌芽期使用的大部分电池都是磷酸铁锂电池。但随后,三元锂电池凭借超高的能量密度、低温下更好的续航里程赢得了消费市场的青睐,磷酸铁锂电池逐渐淡出我们的视线。
而此次磷酸铁锂电池回归,不仅带来了新技术,也正巧赶上三元锂电池自乱阵脚,起火、自燃事件层出不穷,似乎现在正是磷酸铁锂电池“拨乱反正”的关键时刻。
▲上海特斯拉自燃事件
那么比亚迪的刀片电池到底有什么过人之处呢?它是否能反转磷酸铁锂电池目前的弱势地位呢?
一、什么是刀片电池?
简单点说,刀片电池就是普通磷酸铁锂电池的“高阶进化版”。
▲刀片电池的外观
我们都知道,动力电池由电池单体(CELL)、电池模组(BatteryModule)、电池包(Pack)三部分组成。这三部分与电池的类型无关,三元锂电池和磷酸铁锂电池均是如此,直到宁德时代推出CTP技术。
这项技术原理比较好理解,就是去掉电池模组这一环节,直接将单体组装为电池包,从而大幅提升电池的能量密度。
从本质上来看,比亚迪的刀片电池和宁德时代CTP方案路径十分相似。CTP又称“CelltoPack”,简单讲就是省去了中间模组环节,将电芯直接集成为电池包。目前具备这项技术的产品只有LG的590电芯、宁德时代CTP方案、比亚迪刀片电池这三家。
▲宁德时代的CTP方案
根据比亚迪的官方定义,这是一种采用全新结构的“超级磷酸铁锂电池”。通过结构创新,在成组时可以跳过模组,大幅提高了体积利用率,最终达成在同样的空间内装入更多电芯的设计目标。
关于比亚迪的刀片电池,我们还在国家专利局找到如下的专利申请:
图中的这个电池专利是一种针对电池包设计的专利。在这个电池包中,比亚迪很“聪明”的采用了长单体电池的设计,然后把多个长单体电池集合成电池阵列,从而提高电池包的容量。与此同时,单体电池有其特定尺寸,通过电池本身来提高电池包整体的刚性。
进一步说,比亚迪对电池单体进行改进,可以使得电池包内布置更多电池单体。同时,因为减少了电池包中横梁或纵梁的使用(甚至可以不使用横梁或纵梁),从而提高了电池包的空间利用率,进而提高整个电池包的容量、电压以及续航能力。
二、刀片电池的优势和劣势
通过梳理发布会的内容,我们会发现刀片电池的真正优势有三点:长续航、高安全、低成本。
▲比亚迪董事长王传福在讲解刀片电池的优势
先说长续航,这主要和刀片电池的空间利用率提升有关。
刀片电池的能量密度可以达到180Wh/kg,相比传统的动力电池,能量密度提升大约9%。此外,传统的电池包的空间利用率只有40%,而刀片电池的电池包的空间利用率可以达到60%以上。
空间利用率的提高,带来的直接好处就是大幅提升汽车的续航里程。举个例子:假设刀片电池有40%~60%的提升,那一辆续航400公里的新能源车,在搭载刀片电池之后,能够直接增加近100公里的续航里程。
不过相比续航里程的提升,安全性才是刀片电池真正的“杀手锏”。这也是比亚迪坚信刀片电池能够颠覆业界的最重要原因。
刚才我们提到过,减少了横梁和纵梁的使用,电池组的制作工艺得到简化,单体电池的组装复杂度降低,在一定程度上给电池组减重。
用上这种电池组的电动车,理论上来说可以实现轻量化和续航能力的提升。此外,因为单体电池为硬壳(铝壳或钢壳)且尺寸很长,直接通过单体电池本身便可代替加强结构来保证电池组的结构强度,确保电池组在外力作用下不易发生形变。
除了结构强度,发布会上的宣传视频也起到了“稳定军心”的作用。视频显示,刀片电池在各方面的表现均优于另外两种实验电池(三元锂电池、传统磷酸铁锂电池)——尤其是三元锂电池。
▲比亚迪官方发布的一支对比视频,三元锂电池根本禁不起一丁点穿刺
刀片电池在穿刺后没有明火,也没有浓烟,电池表面的温度仅有30~60℃左右,电池表面的鸡蛋几乎没有任何变化,仍处于可流动的液体状态。
不过坦白说,这个表现看上去虽然十分亮眼,但其实由于磷酸铁锂电池的物理特性,这种电池即便是在早期也从来没有出现过燃烧、爆炸、冒烟等现象。比亚迪宣传片的主要目的,还是为了告诉消费者刀片电池实现比三元锂电池更长的续航里程前提下,可以在保证高安全性。
▲即便是早期的磷酸铁锂电池仍然要比三元锂电池稳定、安全
在长续航和高安全性的保障下,我们习惯性的会以为刀片电池的成本会提高,但其实不然。由于刀片电池省去了电池模组组装这一环节,使得电池包零部件数量减少了40%,CTP电池包体积利用率提高了15%-20%,生产效率提升了50%,所以各项综合下来大幅降低了刀片电池的制造成本。
总的来看,比亚迪的刀片电池并不是一种电芯本身技术上的革新,更多的是针对电池包进行的一种创新和优化。但客观来说,它确实起到了减轻重量,提升电池容量的目的。
但考虑到现在只有三家企业有能力制造这种电池,我们还是应该为国内这家“电池鼻祖”的厂商用力地鼓鼓掌。
三、可能会应用的车型有哪些?
根据消息称,目前“刀片电池”已经在位于重庆璧山的弗迪电池工厂下线,年产能达到20GWH。而且可以确认的是,比亚迪汉EV将会率先搭载“刀片电池”,其它车型暂时还没有量产计划。按照新车的时间线来看,汉EV在今年也将会与我们见面了。
▲比亚迪汉EV将会率先使用刀片电
另外,由于特斯拉已经和宁德时代达成了合作。接下来特斯拉会持续采购宁德时代的无钴电池,据了解该无钴电池其实就是宁德时代最新的磷酸铁锂CTP电池,与比亚迪刀片电池属于“近亲产品”。
由此可见,虽然比亚迪在今年会应用刀片电池的车型不多,但相似的技术别的厂商也已经研发成熟,所以不排除其它厂商也会有搭载“超级磷酸铁锂电池”的新车出现。即使抛开宁德时代,我相信LG化学、三星SDI、松下、SKI等厂商也已经跃跃欲试了。
这些体量巨大的供应商一旦有了技术支撑,将产品推向市场的速度会非常快。比亚迪确实用刀片电池占了先机,但差距只有半步之遥。如果想用技术超过竞争对手,比亚迪应该抓紧这段“空档期”才是最优的解决方案。
▲宁德时代等厂商也已经在“超级磷酸铁锂电池”上开展相应的研发工作了
写在最后
比亚迪的刀片电池真的颠覆业界了吗?客观来说,它确实起到了一定的推动作用,也在最佳的时间,以最佳的方式展现在了消费者面前。但还是那句话,如果某项先进技术轻而易举就能被别人复制,那就不能称之为颠覆。
在各种各样的新能源车自燃起火之后,三元锂电池被时代所终结只是早晚的事,新型电池技术的出现更是显得顺理成章。无论是比亚迪、还是宁德时代、或是LG,它们用长久以来沉淀的技术底蕴搭上了第一班顺风车。
比亚迪卧薪尝胆,终于抢险完成了磷酸铁锂电池的改造和升级,成为有可能引领新能源车进入下一个阶段进化的基础技术,而对于另外一个强有力竞争对手,也是三元锂电的生产大户宁德来说,构成了很大的压力,宁德虽然也在开发相关的技术,但此时明显慢了半拍。
再加之比亚迪自带汽车生产能力,可以将电池技术迅速应用到量产车型上进行推广,反馈和持续的改进,这点作为单纯生产电池的宁德就又落后了半步。
只不过,电池的技术本身也是动态的,机会同样留给了宁德或者其他电池厂家。科技真的有轮回,说不定下次会是哪家厂商带着“改进后的三元锂电池“卷土重来呢?
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本文来源于汽车之家车家号作者,不代表汽车之家的观点立场。