三元锂电池仿真(三元锂电池制造工艺)

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新能源汽车动力电池有哪些作用

动力电池的直接作用是为电动汽车提供动力来源的电源,很多电动汽车的动力电池采用三元锂电池,这种电池以钴酸锂锰酸锂或镍酸锂等化合物为正极,以可嵌入锂离子的碳材料为负极使用有机电解质。

动力电池系统设计要以满足整车的动力要求和其他设计为前提。同时要考虑电池系统自身的内部结构和安全及管理设计等方面。设计流程为:确定整车设计要求、确定车辆功率及能量要求、选择匹配合适的电芯、确定电池模块的组合结构、确定电池管理系统及设管理系统设计、仿真模拟及具体试验验证。

动力电池主要区别于用于汽车发动机起动的起动电池。 多采用阀口密封式铅酸蓄电池、敞口式管式铅酸蓄电池以及磷酸铁锂蓄电池。

动力电池特点 :高能量和高功率; 高能量密度; 高倍率部分荷电状态下(HRPSOC)的循环使用; 工作温度范围宽(一30 ~65℃); 使用寿命长,要求5—10 年; 安全可靠。动力电池安装位置 :动力电池总成安装在车体下部,动力电池的组成部件包括各模组总成、CSC采集系统、电池控制单元(BMU)、电池高压分配单元(BBOX)、维修开关等部件。

(图/文/摄: 问答叫兽) 小鹏汽车P7 Model Y AION V 理想ONE 蔚来EC6 Model X @2019

CTP电池封装技术解析:宁德时代和比亚迪刀片电池有何优劣

随着补贴政策退坡,车企和电池生产商都不得不在成本控制上再下功夫,包括贵金属材料成本、研发和制造成本的降低,会大幅减轻整车的规划压力,一方面给品质提升预留更大空间,一方面保持价格优势,提升整体性价比,国产特斯拉在售价跌破 30 万大关后引来大批消费者关注就是最好的例子。

采用全新 CTP 技术的无模组电池包,相较于目前市场上的传统电池包,在成本上,CTP 电池包体积利用率提高了 15%-20%,零部件数量减少 40%,生产效率提升了 50%,投入应用后将大幅降低动力电池的制造成本,能量密度也上升到 200Wh/kg 以上。

CTP(Cell To Pack)是什么?

作为消费者,大部分人都不乐于钻研如此深的硬核技术,用大家最容易理解的话形容 CTP——简化包装,降低成本。以运输鸡蛋为例,假设以前的运输方式每 20 颗鸡蛋用一个礼盒包装从 A 点运送到 B 点,CTP 技术则化繁为简,每 1000 个鸡蛋装一箱甚至一整车鸡蛋只用一个箱子打包,从 A 点运输至 B 点,从而节省包装成本与运输重量。显然,如此包装产生的安全性和因运输而损坏的鸡蛋排查便利性都大大降低,这也是 CTP 的优势与缺陷。带着这样的概念下文具体介绍到底什么叫 CTP 技术。

一般电动汽车上搭载的电池包,由电芯(Cell)组装成为模组(Module),再把模组安装到电池包(Pack)里,形成了“电芯(Cell)——模组(Module)——电池包(Pack)”的三级装配模式。而 CTP,即 Cell to PACK,是电芯直接集成为电池包,从而省去了中间模组环节。既然说是取消模组直接集成到电池包,那么就要弄清楚模组的作用。

什么是模组?

所谓模组,就是将部分相关零部件构成一个模块,也可以理解为一个零部件集合、总成的概念。在电池包这一领域,将若干电芯、导电排、采样单元及一些必要的结构支撑部件集成在一起构成一个模块,也叫模组。去掉模组后,其关联的高压线缆、通讯线缆、冷却/预热循环管路、BMS 监测模块、温度传感器、电流传感器等设备,都要进行相应的改进或重新布设。宁德时代 CTP 技术路线基于高镍三元锂架构,其核心是减少了模组数量,直接由多个大容量电芯组成标准化电池包,再灵活堆叠组成更大的电池模块,适应不同车款的储能需要。目前 CTP 有两种技术路线,一种是以大模组替代小模组的方式,另一种采用完全无模组方式。

Model 3 是由四个长度约 2 米的大模组组成,而之前特斯拉 Model S 的模组为 16 个

以大模组替代之前小模组把之前的小模组去掉侧板,用扎带连接起来,把模组做大,实际上,特斯拉 Model 3 所采用的基于 21700 集成化大模组已经展现出了这种趋势的效果,相对此前 Model 3 仅电池成本就降低了 35%。

大模组方案——宁德时代 CTP

其主要亮点是在模组与模组间采用一种套筒的连接方式紧贴在一起,同时套筒下有固定装置与整车相连,这样整个模组简化了结构,也实现了轻量化。

宁德时代专利

如图一至图四所示,每个电池模组 11 均包括框架 111 和容置于框架 111 内的多个电池单体 112,相邻的框架 111 之间固定设置有上述套筒 12,该套筒 12 具有用于穿设固定件的通道 124,固定件穿过上述通道 124,组装成电池包 1,随后在安装梁 13 作用下,固定于整车内。

图一

图二

图三

图四

从以上分析可以看到,CTP 并不是很先进的技术,无非就是采用大电芯和大模组,主要对电池包内部的连接进行结构上的优化,省去了中间过程的零部件,从而简化装配工艺和流程。宁德时代 CTP 电池单体电芯容量从最初的 50Ah 到现在的超过 200Ah,大大减少了壳体的占比。

其优势主要有三点:第一,CTP 电池包因为没有标准模组限制,可以用在不同车型上,使用广泛;第二,减少内部结构组建,CTP 电池包能提高体积利用率,系统能量密度也间接提升;第三,其散热效果要高于目前小模组电池包。

宁德时代 CTP 电池技术与 811 高镍电芯结合,将会用更高的能量密度获得更好的续航里程,据宁德时代目前公开的资料显示,CTP 电池组仍然会采用方壳封装,考虑到目前高镍电池的稳定性,这种封装是比较好的选择。

无模组方案——比亚迪刀片电

比亚迪的"刀片"电池则基于其所擅长的磷酸铁锂技术,采用自家研发的长度大于 0.6 米的大电芯,电池单体同样向大容量进化,但电芯形状更加扁平、窄小(长边可以定制变化,单体最大稳定长度可以达到 2100mm),通过阵列的方式排布在一起,就像“刀片”一样插入到电池包里,这也是大家称之为“刀片电池”的原因。

比亚迪披露的专利

我们大胆猜测“刀片电池”从一开始就考虑到自家产品的多规格适应性需求。"刀片"的窄边做得尽量小,意味着垂直高度更容易适应高底盘和低底盘车型。未来或许会基于此开发超薄底盘的多功能车,让用户获得更多的使用空间以及更大的电池容量,该方案相应的提升动力电池总成的能量密度同时,可以获得更好的电芯散热/预热设定,在复杂工况充放电模式下电芯温度差可以控制在 1℃。

最新车型比亚迪汉即将搭载的正是这款“刀片电池”,体积比能量增加 50%,成本下降 30%,续航里程达到 605km。比亚迪 CTP 电池技术与磷酸铁锂电芯结合,将会带来更好的耐温性同时也降获得稳定的续航里程,成本的减少也将为车辆带来更强的竞争力或是更好的利润空间。

由于比亚迪早期的技术布局押宝在磷酸铁锂上,这也是“刀片电池”采用磷酸铁锂的重要原因之一,磷酸铁锂电池不需要钴金属,对比三元锂电池,成本更低,目前市面磷酸铁锂电池售价 0.65元/wh,远低于三元电池 0.85元/wh。当然押宝磷酸铁锂的原因并不是因为它更便宜,反而是因为其安全性高、循环寿命长等重要优势,借助刀片电池的封装优势,进一步减少了磷酸铁锂能量密度低的弱点。

磷酸铁锂电池优点:

(1) 能量密度高:标称电压为 3.2V,能量密度是铅酸电池的 4 倍左右,体积小、重量轻;

(2)安全性强:磷酸铁锂正极材料有良好的电化学性能,充放电平台平稳,充放电过程结构稳定;

(3)高温性能好:外部温度 55℃ 时电池正常工作;

(4)高功率输出:标准放电为 0.2C、可 3C 充放;

(5)长循环寿命:常温 1C 充放电,单体经 2000 次循环后容量仍大于 80%;

(6)环保:整个生产过程清洁无毒,所有原料都无毒。

CTP 封装耐受力变差了吗?

由于去除或简化模组,电芯直接固定在动力电池总成内部,就要进行必要的结构加强,已获得碰撞过程中的被动安全设定。也正是因为去除了模组,动力电池总成的自重将会不同程度的降低。

对于长期使用的私家车而言,普遍采用非承载式车身,没有大梁,电池结构还需要能够承受车身反复形变带来的长时间应力变化。电池模块作为底盘上的核心部件以及受力部件,必须考虑结构强度以适应汽车复杂的使用场景。侧向碰撞的抵御能力是最显而易见的需求,厂家通常会对电池包外壳的结构和材料运用以提升这方面能力。

电池包受扭转力仿真模型图

通过结构分析,我们可以看到,宁德时代 CTP 技术因为考虑到体积封装效率的最大化,大模组之间的连接可靠性更容易受到对角线反复切应力的影响,对于高压线束和冷却系统的连接挑战比较大,值得一提的是,宁德时代申请的电池包专利取消了现有技术中的电池箱体,直接将电池模组通过固定件穿过套筒或者利用安装梁直接装在整车内,在实现电池包轻量化的同时,也提高了电池包在整车的连接强度。

比亚迪电池包安装位置

而比亚迪"刀片"电池实际上仍然保留了模组封装和电池包封装的整体构型,同时从专利图可见,其电池包封装将有可能根据车型需要,预留形变空间,避免超薄大电芯直接受力。从结构耐久性上看,比亚迪刀片电池封装更容易做出可靠的产品。

不过,这样的保险结构也会带来其他问题,从工信部公布的比亚迪汉电池功率密度来看,只有 140Wh/kg,这个数据是什么概念?放在 2019 年是中等甚至偏下的水平,来到 2020 年则仅仅是入门水平,如果未来比亚迪可以把该技术进一步优化,将磷酸铁锂电池能量密度提升至 200Wh/kg 甚至更高的话,三元锂电池恐怕只能通过进一步提高能量密度以及获得更多市场份额。

阻止 CTP 成为“大哥”的拦路虎

CTP 虽然有着如上显示的诸多优势,但是取消模组环节,也会带来很多风险。CTP 对电芯一致性的要求更高,电芯由于充放电膨胀造成的形变和散热性能变差两个问题需要在整个电池包层面进行考量。

最为重要的是一旦单个电芯发生故障,就会涉及到更换整个电池包,而不是之前只需更换某一个模组,维修成本会大幅增加。这也是特斯拉电池饱受大家诟病的痛点之一——维修成本过高,买此种类型电池的车主要着重关心一下相关保险的细则,以免一次事故就让整台车“丧命”。

CTP 是电池技术的另一个风口?

能量密度提升是最能让电动汽车爱好者兴奋的消息,毕竟能量密度的上升可以实实在在的解决电动车身上最大的痛点。想象一下,当市面上的电动车都可以轻松做到 700km 续航时,大家对待电动车和汽油车的态度是否会有 180° 大转变?正因此,大家对于 CTP 都甚为关注,看完此文你大概也会发现,其实 CTP 技术背后本质上是电池厂商和车企的博弈,该技术的优点和缺点都是非常明显的。根据目前已知信息,北汽新能源的 EU5 后续会搭载采用 CTP 技术的电池包。

如今电池厂商做模组并非强赢利点,并且大多数车企自己可以做模组,例如华晨宝马、北京奔驰、通用汽车等,反而做 PACK 才是可行的出路。而电池厂商只有转变为 CTP 方案,之后才有机会去做整个 PACK,CTP 因此也被打包和宣传为动力电池的下一个风口。

编辑总结?/

不知道通过此篇文章您看懂 CTP “套路”了吗?正如双离合+TIS 被打包宣传成黄金动力组合动力强油耗低,但它没有说其可靠性一般维修成本高且并不适合中国拥堵路况的弊端,CTP 技术的确可以较为明显的提升电池能量密度,但是也的确存在着相对不稳定的硬伤。作为消费者,你可以选择做第一个吃螃蟹的人,从中获得一些与众不同的体验,也可以选择保守观望。

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。

探访新能源动力电池“销冠”诞生地 宁德时代为何备受青睐?

2020年宁德时代全年动力电池装机量达34GWh,占据世界市场份额的24.82%、国内市场份额的50%,连续四年夺得全球冠军。我们熟知的特斯拉、蔚来、宝马等国内外一线品牌都是宁德时代的忠实“用户”,那么为何世界各大主机厂都如此青睐宁德时代的产品?带着这个问题,我探访了位于福建宁德的宁德时代总部和其附近的电池工厂。

众所周知,目前市面上主流的电动车电池大体分为磷酸铁锂和三元锂电池两类:磷酸铁锂电池成本低、相对安全、电池寿命较长;而三元锂电池虽然能量密度高、性能更好,但价格和安全性又是它的短板。这也使得众人对二者中谁才是更优选择争论不休。那么目前到底有没有一个相对完美的电池产品呢?在金融政策方面有一个“不可能三角”(Impossible trinity)理论。“不可能三角”是指经济社会和财政金融政策目标选择面临诸多困境,难以同时获得三个方面的目标。资本自由流动、固定汇率和货币政策独立性三者也不可能兼得。即一个国家不可能同时实现资本流动自由,货币政策的独立性和汇率的稳定性。

而在工业制造领域同样也存在这个不可能三角。就新能源电池来说,不可能同时具有更加优越的性能、好的安全性以及更低的成本。新能源电池是一种非常复杂的系统,性能、安全性、成本之间相互制约,可以说是一门妥协的艺术。不过宁德时代通过技术的进步达到了更高层面的均衡,使宁德时代的电池成为了"六边形战士"。

安全永远是电池技术发展的基石。为此,宁德时代在电池材料选型上使用了多次实验得出的拥有高稳定性的电解液和正负级材料。为防止某一电芯因意外状况导致状态不正常,而后引发起火和爆炸,宁德时代在电芯上设计了防爆阀,一旦电芯出现问题防爆阀随之打开,泄去电芯中积累的气体和热量,避免发生热失控,影响其他电芯。在Pack和电池包模组的设计上宁德时代的工程师通过先进的模拟软件进行仿真,最终设计出先进的留道,保证一旦电芯出现问题需要泄压时,气体和热量可以流畅的排出到Pack或电池包模组外,杜绝热扩散。

在解决了电池安全性的问题后,便需要考虑如何让锂电池拥有更好的性能,毕竟在当下,电动车的补能问题还没完全得到解决,所以在相对条件下,提升单位体积的电池能量密度能为车辆带来更长的续航里程。对此,宁德时代在业内首创了CTP(cell to pack)无模组技术。即取消以往的中间状态模组,直接使用电芯组成电池包。与传统的MTP(module to pack)技术相比,由于不需要组装成模组,减少了许多不必要的零部件,省下来的空间可以放置更多的电芯。根据统计减少40%了零部件数量、提升了15%-20%空间利用率,最终能量密度提升了10%-15%。宁德时代的工程师透露,下一项CTC(cell to chassis)技术也已经在研发中。这次脑洞更大,打算直接将电池和汽车的底盘融合,这种设计不但能极大的提升能量密度还可以增强底盘的扭转刚性。

仅仅提升能量密度还不够,温度也是影响锂电池的一大硬性指标,过冷或过热都会影响锂电池的工作效率。这就是为什么寒冷地区新能源车的续航下降,性能下降。为了使电池包工作在适宜的温度条件下,宁德时代创新的使用了电池包“自加热”技术。与传统方式为电池包增加PTC材料的加热贴片来为电池加热不同,宁德时代的解决方式是利用高频开关来精确控制电池内部的短路时间,利用电池内阻来产生热量。换句话说,传统加热方式像是往电池包上贴上一些暖宝宝,不仅加热不均匀,能耗和质量也会增加;而宁德时代的“自加热”技术则是让电池内部自行发热,像是冬天喝下的一碗姜茶,由内而外的对整个电池包进行加热。

根据官方资料显示,宁德时代的自控温专利数量总计超过60余项,加热速率可以从传统模式的0.2-1℃/min提升至1.4-2℃/min,同时电芯之间的温差比起传统模式也更小。更重要的是,由于无需加入额外的配件,整个电池包的成本也得到了很好的控制。

正如前文所提到的,目前电动车所谓的动力电池制造商。

在参观过程中我见证了针刺、火烧等实验。在针刺实验中钢针刺入电芯后,我只是观察到了电芯的电压有了一个轻微的下降,而电芯外观没有什么变化,没有冒烟、没有起火、也没有爆炸。而宁德时代火烧实验的流程是,把电池包放在温度是590摄氏度左右的火焰上烧1个小时,而国家的火烧实验的标准仅仅是130秒,我观察时实验已经时间过去了span style="text-indent:

三元动力电池和锂电池有什么区别

新能源汽车最核心的技术即为提供能量的电池,续航能力和充电速度则是电池技术发展到今天的瓶颈所在。经过多年发展,锂电池的目前的类型有锰酸锂、磷酸铁锂、钛酸锂、钴酸锂、三元材料等,因能量性能和稀有金属成本的原因,锰酸锂、钛酸锂和钴酸锂电池逐渐变为小众选择,而磷酸铁锂和三元锂电池则得到更广泛的推广应用。但是这两者有什么区别呢?您的车是那种电池呢?今天我们就聊一聊锂电池这点儿事。

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三元锂电池

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。

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磷酸铁锂电池

磷酸铁锂电池则是采用磷酸铁锂(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。

这两类电池各有所长

高温条件下,三元锂电池的三元材料会在200℃时发生分解,产生剧烈的化学反应,释放出氧原子,并在高温作用下极易发生燃烧或爆炸的现象,因此基于安全的考虑,我国工信部在2016年1月,通过特殊发文规定将三元锂电池的使用暂时限制在纯电动客车之外。而磷酸锂电池的分解温度在800℃,更不容易着火,安全性相对较高。

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低温条件下(气温低于-10℃以下),磷酸锂电池衰减得非常快,经过不到100次充放电循环,电池容量将下降到初始容量的20%,基本与寒冷地区的使用绝缘了;而三元锂电池的低温性能优异,在-30℃条件下可保持正常电池容量,更适应北方低温地区的使用条件。

从制造成本上来看,三元锂电池所必需的钴元素在我国储量较少,大部分靠海外进口,受到市场波动影响非常大,所以三元锂电池的成本必然居高不下,而磷酸铁锂电池所需原材料无需进口,供应充足,价格稳定,成本相对较低。

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。

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。

跟刀片电池比“安全”,四大品牌齐放大招,比亚迪要被“翻盘”?

提到动力电池,大家最先想到的应该是宁德时代,市占率最高,其三元锂电池被广泛应用在新能源车型上。不过根据中国 汽车 动力电池产业创新联盟发布的8月数据,磷酸铁锂电池单月产量首次超过三元电池。

当然,宁德时代也有推出磷酸铁锂电池,不过被讨论得最多的,应该就非比亚迪的“刀片电池”莫属了。刀片电池能量密度达140-160Wh/kg,凭借着亲民的售价,“不起火”带来的安全性能,赢得了大量消费者的认可。

看着比亚迪刀片电池大获成功,其他自主新能与品牌也纷纷发力,接连掏出自己的“不起火”电池,想靠同样突出的安全性,在纯电市场分一杯羹。比亚迪刀片电池已经收获到那么多成功了,这些后来的电池真的还有机会么?今天,疆哥就和大家一起来看看这些电池。

1、广汽弹匣电池

技术特点:给电芯加外壳保护

电池能量密度:162.00-184.00Wh/kg

在一众“不起火”电池当中,广汽的弹匣电池应该是最早发布的。在2020年3月10日的时候,广汽埃安就发布了新一代动力电池安全技术,简称“弹匣电池”,并且在同期完成了针刺实验。

实验过程显示,被刺的电芯出现了热失控,但仅出现短暂冒烟,无起火和爆炸现象。静置48小时后,电压降至0V,温度恢复至室温。过程中只有被刺电芯模块受影响,没有蔓延到电池包的其它位置。针刺不起火,而且更有趣的是,广汽的弹匣电池还是大家印象中热失控容易起火的三元锂电池,广汽此举,可以说是为三元锂正名了。

为什么其它三元锂着火,广汽的弹匣电池却没呢?对此,除了有电池名字里的“弹匣”在起隔绝保护,把失控限制在单一隔舱之内的关键作用之外,新的超高耐热稳定的电芯、具备良好降温功能的速冷系统、可以第一时间启动自救程序第五代电池管理系统其实也相当重要。

不起火,电池能量密度还更高,产品也已经量产(AION Y等广汽新车已搭载),在这些多重利好的共同作用之下,大家觉得它能为三元锂电池正名,跟刀片电池一较高下么?

2、极氪极芯电池

技术特点:从材料层级提高电芯的热稳定性

电池能量密度:176.6-250Wh/kg (最高值未量产)

虽然极氪001这款车还没有正式交付,但它的电池,早在7月份的时候,就已经完成了针刺实验。据极氪公布的试验结果显示,在钢针刺入电池包触发热失控后,“极芯”电池包BMS及时触发热事件报警信号。

同时,被刺“极芯”电池包出现冒烟现象,而被刺电芯最高温度则去到了801.4 ,虽然温度很高,但电池并未出现起火、爆炸情况。

静置24小时之后,单体电压降至0V,温度降为室温,热疏隔阻排设计、整包结构完好。没有明显变形,电池外壳不带电,电池包内部固定结构和高压连接完好,没有出现热蔓延现象。

尽管极氪001的实验效果和前面的广汽弹匣电池类似,但它的实现方法却是和加壳保护完全不同。极氪的“极芯”电池直接从源头发力,它通过使用的Ni55+电芯来降低“镍”含量的比例(镍越多续航也就越高,此外,引发电池内部不稳定的几率也就越大)。

普通811三元锂电池里镍、钴、锰三种元素为8:1:1,NI55+电芯将这三种元素的比例却为5:2:3,这样的比例镍含量要比811更少。当然,镍含量降低对于续航里程不利,但极氪还是通过提升电压(4.2V升至4.35V),减少零件优化电池空间,保住了车辆的续航。不过美中不足的是,这种电池造价相对较高,在不能降本的情况下,它要战胜比亚迪很难。

3、岚图琥珀、云母电池

技术特点:通过填充材料隔绝电池

电池能量密度:暂无-275 Wh/kg(最高值未量产)

和前两个实验较早的电池不同,岚图的琥珀电池实验近期刚刚完成。不过,它做的不是针刺热失控实验,而是热扩散热失控实验。它通过采取电池包内部加热的方法,把一颗电芯以及周边的电芯温度加热到 300 C,人为去触发热失控,再看电池反应的情况。

最终的实验结果显示,岚图琥珀电池通过了中汽中心动力电池的安全检测:在触发热失控后,电池包做到了不冒烟、不起火、不爆炸。据岚图的电池工程师表示,这个热扩散实验的工况,条件比针刺实验更为苛刻。

300摄氏度高温都能不起火,岚图的电池是怎么做到的呢?之所以成为为琥珀电池,就是每个电芯被隔热材料包裹起来,像琥珀一样。这就和特斯拉Model 3的电池类似,在电芯与电芯的间隙都填充满隔热材料,把一个挨一个的电芯隔绝开来,避免单兵失控,火烧连营。但因为加了绝缘材料,电池的能量密度会相对低一些。

而云母电池,也是大同小异,两者均采用“三维隔热墙”技术,只有云母电池的是在电池包内加入层状Al-Si云母和气凝胶,且电芯和云母、气凝胶会像云母石一样层叠堆积,隔热材料相对少一些。

4、长城大禹电池

技术特点:通过“疏导”排走热量

电池能量密度:暂无

相比起前面几个进入装车状态的电池,长城的大禹电池进度略慢一些,据长城官方表示,这个电池要在2022年才会正式装车。虽然时间比较久,但这款以三元811高镍电芯为基础设计出来的电池还是很有料的。

大禹电池依据《电动 汽车 用动力蓄电池安全要求》,三元811高镍大容量电芯用加热触发方式、在模组中间电芯触发、温度高达1037摄氏度且瞬时气压16kpa的情况下,排除烟雾温度低于100摄氏度,无明火外溢和爆炸爆炸现象。

这款大禹电池之所以在1037摄氏度高温,且瞬时气压16kpa的情况下都不起火,更多还是因为它把重点放在了疏导上。技术方案上,有四大“秘诀”:1)热源隔断:采用双重防护,电芯间采用双层隔热复合材料,模组间采用高温绝缘复合材料;2)双向换流和热流分配,通过换流通道设计及模拟仿真,实现热源轨迹的控制和分布;3)定向排爆、自动灭火及正压阻氧,通过分流、导流、换流将火源快速引导至灭火通道并排出。4)高温绝缘及智能冷却,防止高压起弧和抑制热扩散。

简单理解,就是通过合理引导热量轨迹,结合冷却系统,起到不起火、不爆炸的效果。

除了不起火外,更值得一提的是,长城 汽车 的大禹电池会免费开放专利。据悉,大禹电池技术将于2022 年全面应用于长城 汽车 旗下新能源系列车型上,首搭项目为沙龙品牌(长城高端子品牌)第一款车型。唯一可惜的是,目前大禹电池暂无成品流出,实验视频也没有公布,或许要真正有量产成品进行过实验后,大家才能进一步了解其实力。

写在最后

而除了上述几个车企研发的“不起火”电池外,也有一些电池厂商也同样推出了这些电池,比如蜂巢能源发布的不起火、会自愈的“果冻电池”;去年12月,欣旺达公开展示的自研冒烟、不起火动力电池等。

三元锂电池仿真(三元锂电池制造工艺)

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