車展電池技術(shù)新風(fēng)向：圍繞整車需求 電池企業(yè)從單一狂熱走向多元化理性

時間:2023-05-05 09:18來源:NE時代新能源 作者:Leon
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2023上海車展已落下帷幕。不同于整車館的門庭若市，零部件館聚集的更多是行業(yè)上下游相關(guān)人員，參觀人員相對更細(xì)分。而且從宣傳風(fēng)格來看，零部件館相對含蓄。
 
以電池為例，參展的8家鋰電池企業(yè)，寧德時代展臺設(shè)在整車館，三星SDI展臺無展品并且只對客戶開放，欣旺達(dá)、億緯鋰能、瑞浦蘭鈞相對高調(diào)召開發(fā)布會，蜂巢能源低調(diào)邀請媒體參展，捷威動力、中創(chuàng)新航基本上沒有公開對外發(fā)聲。
 
雖然對外聲音大小各異，但本屆車展電池企業(yè)推出的產(chǎn)品還是能反映一些主流的技術(shù)趨勢。整體的感受是，圍繞整車需求，電池企業(yè)關(guān)于產(chǎn)品和技術(shù)的布局從單一狂熱走向多元化理性。一部分技術(shù)是舊方案翻新，一部分技術(shù)緊跟市場需求，還有一部分方案比較新穎。
 
圍繞整車需求 電池產(chǎn)品層次更加多元
 
無論是現(xiàn)有的裝車情況，還是本屆車展電池企業(yè)推出的產(chǎn)品，都沒有把高鎳作為終極的追求和重大宣傳點，高鎳成為一種補充選擇，結(jié)合中鎳和磷酸鐵鋰材料電池產(chǎn)品，滿足不同層次的整車需求。
 
同樣，由于整車企業(yè)的需求，億緯鋰能、中創(chuàng)新航等電池企業(yè)的大圓柱電池也陸續(xù)推進(jìn)研發(fā)和問世。但產(chǎn)品尺寸沒有做局限，也是根據(jù)整車企業(yè)的需求在走。捷威動力在原有軟包電池產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，推出了眾多方形電池產(chǎn)品。
瑞浦蘭鈞推出半固態(tài)電池，中創(chuàng)新航展示了硫基全固態(tài)電池和鋰硫電池，都是現(xiàn)有產(chǎn)品的補充。
 
長薄型電芯+疊片工藝
 
瑞浦蘭鈞刀片電池、中創(chuàng)新航OS電池、蜂巢能源短刀電池、欣旺達(dá)超充電池和億緯鋰能儲能電池，都在致力于將電芯做長做薄，工藝上使用疊片技術(shù)。如果對應(yīng)產(chǎn)品落地，方形疊片將覆蓋動力、儲能、快充等多個應(yīng)用場景，車企選選擇更加多元化。
 
有信息顯示，中創(chuàng)新航、蜂巢能源、比亞迪等電池企業(yè)在疊片設(shè)備上的比例相比以往有所增加。并且，比亞迪刀片電池已經(jīng)量產(chǎn)裝車，中創(chuàng)新航多基地OS產(chǎn)品即將投產(chǎn)，蜂巢能源新增部分短刀電池產(chǎn)能。
 
這就意味著，當(dāng)電芯長薄化疊片工藝優(yōu)勢顯現(xiàn)并且陸續(xù)有產(chǎn)能落地時，不再只有方形卷繞一種選擇。
 
熱電、氣液分離
 
基于電池長薄化的趨勢，更便于在兩側(cè)出極耳，側(cè)邊布置泄壓閥，應(yīng)用熱電分離方案。
 
蜂巢能源、捷威動力、欣旺達(dá)、中創(chuàng)新航都在不同程度上提到了熱電分離方案的應(yīng)用。主要方案是，將防爆閥朝向和電芯極柱分離開，往不同的方向，在此基礎(chǔ)上，將電芯泄壓閥面朝下，將原來側(cè)向通道泄壓改為朝下泄壓。一旦發(fā)生熱失控，泄壓通道與電氣分離設(shè)計更有利于提升安全系數(shù)。
 
除了熱電分離，捷威動力在本次車展上給出了另一個方向，即氣液分離。
 
氣液分離方案主要設(shè)計在捷威動力海綿系統(tǒng)電池包上。在電池包縱梁上設(shè)有氣液分離裝置，氣體通過上蓋導(dǎo)氣槽引導(dǎo)導(dǎo)出，液體通過整車的膨脹壺，包內(nèi)壓力增加，液位在壓力作用下下降，冷卻液通過整車膨脹壺進(jìn)行暫時收集。
 
這種方案的核心難點在于如何將熱失控時噴發(fā)的氣體和液體進(jìn)行完全分離，如果是物理方式，應(yīng)該會增加部分設(shè)備，如果是通過化學(xué)物質(zhì)，也會延伸出其他需要解決的問題。
 
如何應(yīng)對快充
 
當(dāng)快充趨勢不可逆轉(zhuǎn)，電池企業(yè)只好一邊在電池材料、技術(shù)上滿足快充需求，一邊解決快充帶來的安全問題。
 
一個很明顯的趨勢是，很多電池企業(yè)開始進(jìn)行大面冷卻或者多種冷卻方案。以寧德時代麒麟電池為例，通過彈性夾層大面冷卻，保證10分鐘10%-80%的充電速度的安全問題。蜂巢能源龍鱗甲電池在2.2C快充方案下在電池上下兩個大面上進(jìn)行冷卻，2.2C以下則只采用單面部分區(qū)域冷卻方案。除此之外，還有熱電分離方案等等，圍繞快充電池帶來最直接的產(chǎn)熱問題，電池企業(yè)在冷卻方案上進(jìn)行了優(yōu)化和分層。

除了在冷卻上下功夫，欣旺達(dá)還在材料、制造技術(shù)上提升快充電池性能，保證安全。
 
材料端，欣旺達(dá)主要是利用硅材料，搭配硅基體系的電解液技術(shù)，然后結(jié)合經(jīng)過處理的安全中鎳正極，提升鋰離子的傳輸順暢程度，但同時也需要克服硅材料體積膨脹等問題。制造技術(shù)上，通過高精度的涂布和疊片技術(shù)，主要通過多腔體模頭，單條幅獨立供料，橫向重量極差可改善20%左右，自研面密度閉環(huán)邏輯，自動化水平較高，高精度疊片可達(dá)100%CT檢測，0不良流出。
 
基于此，欣旺達(dá)還推出電池全生命周期自適應(yīng)超充策略，包含無損高精度析鋰邊界電流測定技術(shù)，全生命周期動力學(xué)衰減診斷模型，超耐久高精度三點極技術(shù)。
從電池源頭到發(fā)生熱失控后的防護(hù)，電池企業(yè)為了實現(xiàn)快充在技術(shù)和資金上都投入相當(dāng)多。在技術(shù)方向還未完全成定局的情況下，每一種可能的方向勢必會消耗眾多人力物力。
 
取消液冷板!材料冷卻？
 
捷威動力的海綿系統(tǒng)又帶來一個新的方案是去掉液冷板，在電芯之間利用硅橡膠類中的一種材料（不是硅橡膠）做冷卻，該材料可兼容冷卻介質(zhì)，還可以吸收電池的膨脹，并且有膠黏的功能。
 
個人比較好奇這種材料到底是什么，需要什么類型的冷卻介質(zhì)匹配，并且，這種材料損耗周期有多久。
 
浸沒式冷卻方案！油冷？
 
資料顯示，早在2016年前后就有浸沒式的設(shè)計，以油冷為主，但一直未成主流。

東風(fēng)、捷威在本屆車展上都有相關(guān)方案展出。
 
捷威動力主要是在海綿系統(tǒng)上，整包CTP方案，電池包密封，冷卻液布局在電池包里，冷卻液體是一種烴類化合物，特點是高絕緣，無腐蝕性，低粘度與高閃點等，海綿系統(tǒng)的工況溫差≤5℃。
 
捷威動力此前展示了一種浸沒式方案的設(shè)計專利，如下圖：
電池固定腔內(nèi)部填滿冷卻介質(zhì)，冷卻介質(zhì)通過冷卻進(jìn)口進(jìn)入下殼體，流經(jīng)液冷管后分別進(jìn)入每個電池固定腔，流動后通過電池模組所設(shè)的漏液孔流入，與電池模組內(nèi)部電芯直接接觸，與電芯換熱后經(jīng)過漏液孔流出各電池固定腔，隨后流向冷卻出口，最后沿冷卻出口管路回流到汽車熱管理系統(tǒng)，形成循環(huán)流路。
 
但是該專利里給出的冷卻介質(zhì)選取的是純水或乙二醇水溶液或電子氟化液，捷威動力表示其不具有腐蝕性并且能夠有效防止電池在熱失控時發(fā)生燃燒。
 
所以這種浸沒式方案，冷卻介質(zhì)是什么，全浸沒如何做絕緣以及這種方案的實操性等等問題，都需要進(jìn)一步考究。
 
東風(fēng)的浸沒式冷卻方案是在一個固態(tài)電池包上，集成時冷卻液（非冷卻油）半浸沒模組，通過密封結(jié)構(gòu)將冷卻液密封在下箱體和模組構(gòu)成的空間內(nèi)。
 
(責(zé)任編輯：子蕊)
文章標(biāo)簽： 電池企業(yè) 電池技術(shù)
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