近期四川地區(qū),尤其是成都的電動(dòng)車車主一定難受了一波,這次四川地區(qū)的局部限電可以說狠狠的打擊了電動(dòng)車車主的自信心。在成都車展的那幾天,只要看到關(guān)于限電的報(bào)道,就能看到一長串電動(dòng)車等待充電的視頻,視頻中還夾雜著燃油車主的幸災(zāi)樂禍。
電動(dòng)車發(fā)展到今天,如果用木桶效應(yīng)來看,和傳統(tǒng)燃油車對比,有且只有一個(gè)短板,就是續(xù)航問題,續(xù)航問題說白了就是電池問題,電池的能量密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如汽油,汽油能量密度大約是12~17MJ/kg,鋰離子電池是0.46~0.72MJ/kg,而汽油機(jī)的效率通常在30%~70%,所以100kg的鋰電池充滿電的帶電量大約只相當(dāng)于3kg汽油的發(fā)電量,雖然這么說不嚴(yán)謹(jǐn),但是也基本可以表達(dá)二者之間質(zhì)的區(qū)別。
麒麟電池是什么?
造燃油車時(shí),造個(gè)油箱可能是最簡單的事情之一,但是造電動(dòng)車時(shí),最難的就是這個(gè)“油箱”,所有廠家都想在這個(gè)“油箱”上做出突破,無論是特斯拉的4680、還是比亞迪的刀片電池,它們解決的核心問題就是如何把“油箱”做大,今天我們要說的就是中國動(dòng)力電池界的“牌面”,目前市場占有率第一的寧德時(shí)代所推出的:麒麟電池。
在說麒麟電池之前,先要講清楚寧德時(shí)代的CTP技術(shù)。什么是CTP技術(shù),簡單且不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)恼f,寧德時(shí)代的CTP技術(shù)和零跑的CTC、特斯拉的4680一樣,都是將電動(dòng)車的電池與底盤做融合的技術(shù),英文全稱為cell to pack,也就是無模組動(dòng)力電池包,但是這里要強(qiáng)調(diào)說明,無論是寧德的CTP還是其他國產(chǎn)廠商的無模組動(dòng)力電池包技術(shù),和特斯拉的4680還是有很大區(qū)別的,這點(diǎn)稍后再展開。為什么要做無模組動(dòng)力電池包呢?本質(zhì)上就是為了在車身中塞下更多的電池,在沒找到更高效電池材料的前提下,盡量把“油箱”做大。
什么是CTP講完了,目前寧德時(shí)代推出的麒麟電池是寧德時(shí)代第三代CTP技術(shù)的產(chǎn)物,它的體積利用率突破72%,能量密度可達(dá)255Wh/kg,如果裝車的話,可以使整車突破1000km續(xù)航。這么說沒有概念,舉兩個(gè)例子:特斯拉4680的體積利用率為63%,電池組能量密度為217Wh/kg;比亞迪全新的CTB刀片電池體積利用率為66%,電池組能量密度為200Wh/kg。就目前各家的公布的數(shù)據(jù)來看,寧德時(shí)代推出的麒麟電池是目前市面上能量密度最高的量產(chǎn)電池包,換句話說,如果沒有虛標(biāo),誰先用上了麒麟電池,誰家的電動(dòng)車先突破1000km大關(guān)。
寧德時(shí)代怎么做到的?
“牛”吹完了,我相信所有人都和我一樣好奇寧德時(shí)代怎么做到的?
首先第一個(gè)問題,麒麟電池在電池電芯的本質(zhì)上有突破嗎?很遺憾沒有。麒麟電池組依舊還是使用的三元高鎳版的三元鋰電池,且在電池本身的陰陽極等結(jié)構(gòu)方面也沒有什么突出的技術(shù)突破,依舊保留著三元鋰電池高能量密度低穩(wěn)定性的特點(diǎn)。并且沒有像特斯拉4680那樣的“無極耳”設(shè)計(jì),電芯體積的增大,電池阻抗也同步增大的物理問題依舊沒有解決。
那么寧德時(shí)代做了什么?
首先采用了電芯倒置的設(shè)計(jì),在電池模組結(jié)構(gòu)上面做了創(chuàng)新,之前寧德時(shí)代VDA、590模組時(shí)代,電池電芯是正置狀態(tài),就和我們裝電池一樣,陽極在上陰極在下。而麒麟電池組則是倒立的電池,也就是電芯倒置。使用電芯倒置的排列之后,麒麟電池組讓失控排氣和底部球擊空間共用,也就是我們常說的電池排氣和安全空間做到了一體。這樣在整包空間來看,會(huì)給電芯多留了6%的空間,從而提高電池組的空間利用率。
第二麒麟電池采用了集成式的多功能彈性夾層,寧德時(shí)代將電池包中的橫縱梁、水冷板和隔熱墊集成成了多功能的彈性夾層,將支撐、冷卻、隔熱、緩沖功能四合一,并且在多功能彈性夾層內(nèi)搭建了微米橋連接裝置,可以配合電芯在充放電的過程中產(chǎn)生的輕微形變而進(jìn)行自由伸縮。
最后麒麟電池重構(gòu)了水冷系統(tǒng),對冷卻系統(tǒng)進(jìn)行了全新的排布設(shè)計(jì)。麒麟電池的水冷系統(tǒng)置于電芯與電芯之間,緊貼電芯大面,將傳統(tǒng)置于頂部的水冷系統(tǒng)做到了電池的側(cè)面,從而使換熱面積擴(kuò)大4倍,電芯控溫時(shí)間縮短至原來的一半,目前寧德時(shí)代官方宣傳麒麟電池可支持5分鐘快速速熱啟動(dòng)及10分鐘快充至80%。
一句話概括就是:麒麟電池組本質(zhì)上并沒有改變電芯的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和材料,改變的是電池系統(tǒng)結(jié)構(gòu),通過高度集成化的電池系統(tǒng)結(jié)構(gòu),提升電池組整包的體積利用率,從而達(dá)到從整包層面來看的能量密度提升。
那么問題來了,高度集成化的電池系統(tǒng)結(jié)構(gòu)會(huì)不會(huì)帶來一些其他問題?眾所周知電池包是非常脆弱的,很多電動(dòng)車起火的根本原因是底部的電池包受到了超過它承受閾值的沖擊,所以所有的電池包都會(huì)在底部預(yù)留球擊空間。上文我們也提到了,麒麟電池組采用了倒置電芯,將失控排氣和底部球擊空間做成了一體,那么底部球擊空間是允許有一定形變的,這種形變會(huì)不會(huì)影響到有毒氣體的排出?我搜遍了全網(wǎng),甚至問了寧德時(shí)代的官方人員,都沒有得到準(zhǔn)確的答復(fù),只收到了“滿足底部球擊等國標(biāo)電池安全測試要求”這樣的回答。
其次倒置的電芯設(shè)計(jì)會(huì)使得電池的部分控制單元安置在電池底部,那么當(dāng)?shù)妆P受到?jīng)_擊后,這些高度集成化的控制單元是否會(huì)受到相比正置更嚴(yán)重的影響?這點(diǎn)我也沒有得到官方的具體回答。本著工程師一定比我高明的原則,我覺得寧德時(shí)代一定有自己的解決方案。
最后就是成本問題了,高度集成化所帶來的材料成本一定是上漲的,不過集成化也會(huì)帶來人工和裝配成本的下降,所以當(dāng)我向?qū)幍聲r(shí)代的官方人員詢問后,得到了“成本屬于商業(yè)機(jī)密信息,不便透露”的回答。
和特斯拉4680電池比有什么不同?
在上文我們提到麒麟電池和特斯拉的4680是有很大區(qū)別的,我們現(xiàn)在來說具體有什么區(qū)別。首先一句話概括:麒麟電池是高度集成化的電池系統(tǒng)技術(shù)迭代,特斯拉4680則是改變電芯結(jié)構(gòu)的技術(shù)迭代。
特斯拉的4680電池最大的升級,或者說和目前其他電池廠家相比最大的升級就是“無極耳”技術(shù)。首先要說明,4680的“無極耳”技術(shù)不是沒有極耳了,而是整個(gè)面都變成了極耳。
極耳就是從電芯中將正負(fù)極引出來的金屬導(dǎo)電體,通俗的說是電池正負(fù)兩極之間的“金屬棒",電流只有通過極耳才能與電池外部連接。但是當(dāng)電芯體積的增大,極耳的長度也會(huì)增加,而過于細(xì)長的極耳并不利于電流傳導(dǎo),如果電流過大,電池阻抗也會(huì)同步增大,就會(huì)出現(xiàn)發(fā)熱,能量損失增大,而且會(huì)影響電池的安全性能。特斯拉的解決方式就是去掉了4680電池原有的極耳,而是通過在電極一端涂覆導(dǎo)電材料,直接與殼體或?qū)iT設(shè)計(jì)的蓋板進(jìn)行連接,電流直接在電極集流體、蓋板、殼體之間進(jìn)行傳導(dǎo)。說的簡單點(diǎn)就是,電池包覆的本身就是電池的極耳。
利用這種技術(shù),使得特斯拉的4680電池在單體能量密度上能達(dá)到約300Wh/kg,但是圓形電池本身在電池倉內(nèi)的布局有天然劣勢,只能用到60%左右的電池艙空間,所以在整包能量密度上來看,特斯拉的4680電池反而比寧德時(shí)代的麒麟電池能量密度要低。但是從電芯技術(shù)發(fā)展的角度來看,4680是要比麒麟電池更加先進(jìn)的,同樣是CTC技術(shù),特斯拉的4680電池帶來的技術(shù)創(chuàng)新會(huì)比麒麟電池更多。
寫在最后
最后綜合來看,麒麟電池優(yōu)秀嗎?結(jié)果是毋庸置疑的,作為目前能量產(chǎn)的最大“油箱”,麒麟電池在產(chǎn)品力上是非常優(yōu)秀的。雖然麒麟電池在電芯技術(shù)上并沒有什么突破性的創(chuàng)新,但是勝在技術(shù)相對穩(wěn)定,并且良品率高。要知道特斯拉受限于極耳激光焊技術(shù)超高的技術(shù)難度,使得4680電池低良品率,導(dǎo)致4680電池組足足跳票了兩年,技術(shù)再好產(chǎn)能跟不上也是白玩。再說,電池系統(tǒng)技術(shù)創(chuàng)新就不是創(chuàng)新了嗎?能抓住耗子的就是好貓。
對于消費(fèi)者來說,只要能滿足日常續(xù)航的需求,誰管你是通過什么技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)的,只要續(xù)航能突破1000km,就不用間隔幾天就需要去充電樁充電,那么城市愛怎么限電怎么限電,說不定當(dāng)麒麟電池正真的落地交付后,裝載麒麟電池的車型會(huì)成為消費(fèi)者在突發(fā)限電中的私人小電站,到時(shí)看燃油車主還陰陽怪氣不?
來源:第一電動(dòng)網(wǎng)
作者:鐵塊君
本文地址:http://ewshbmdt.cn/news/qiye/184013
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