2022年動力電池技術(shù)盤點
時間:2023-01-29 09:25來源:NE時代新能源 作者:Leon
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回顧2022年，有一個很普遍的現(xiàn)象是，動力電池企業(yè)紛紛開始對外界發(fā)聲，行事風格由此前的埋頭研究轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)在的高調(diào)“炫技”。
中創(chuàng)新航OS高錳鐵鋰電池、欣旺達SFC480超級快充電池、捷威動力海綿系統(tǒng)、上汽魔方電池等等，這些原本罕見發(fā)聲的企業(yè)，也開始針對高性能、高能量密度、快充、安全、普適性等需求推出對應產(chǎn)品，并且進行宣傳。
針對這些宣傳重點，我們也能看出，高安全、快充、高適配性、高體積利用率、降本等，一直以來都是動力電池發(fā)展的長遠目標。
高安全
安全是前提，也是終極目標。目前動力電池企業(yè)保證安全主要從優(yōu)化熱管理、提升電池包剛度、材料層級的安全、特殊隔熱材料等等方式進行，每家企業(yè)的著力點存在差異。
寧德時代麒麟電池為了更高效解決電池散熱的問題，將底部水冷換到側(cè)面水冷，冷卻面積增加3倍，每6個電芯共用一個彈性夾層，電芯控溫時間縮短一半，電芯可急速降溫進行熱阻隔。此外，多功能彈性夾層內(nèi)置微米橋裝置，來緩沖電芯膨脹的問題。
比亞迪CTB電池有一個很亮眼的宣傳重點就是高安全，CTB技術(shù)基于刀片電池，電芯橫置在電池包托盤上，電池上蓋與車身地板合二為一，形成蜂窩結(jié)構(gòu)，再通過密封膠將乘員艙密封，防止進水，底部與車身進行組裝，整體的結(jié)構(gòu)剛度也得到了保障。
據(jù)比亞迪官方消息顯示，CTB電池包能夠順利通過50噸重卡碾壓的極端測試，搭載CTB技術(shù)的e平臺3.0車型，正碰結(jié)構(gòu)安全提升50%，側(cè)碰結(jié)構(gòu)安全提升45%，首款搭載CTB技術(shù)的海豹車型，整車扭轉(zhuǎn)剛度提升70%，整車扭轉(zhuǎn)剛度可達到40500N·m/°。
結(jié)構(gòu)剛度帶來的高安全性，是比亞迪CTB電池的重點之一。
蜂巢能源龍鱗甲電池則是從單體+系統(tǒng)層級著手，為電池的安全做全方位的設(shè)計：
龍鱗甲電池采用雙面冷卻設(shè)計；
短刀電芯將防爆閥放在底部，蜂巢能源認為，防爆閥設(shè)計在頂部需要留泄壓通道，高溫高壓的噴發(fā)物排出的過程中容易造成相鄰電芯的熱蔓延，所以龍鱗甲電池除了改變防爆閥位置，還增加了定向泄壓設(shè)計，并且泄壓通道變短，防止電芯間熱蔓延；
蜂云平臺的實時監(jiān)控；
龍鱗甲電池采用雙面冷卻設(shè)計；
短刀電芯將防爆閥放在底部，蜂巢能源認為，防爆閥設(shè)計在頂部需要留泄壓通道，高溫高壓的噴發(fā)物排出的過程中容易造成相鄰電芯的熱蔓延，所以龍鱗甲電池除了改變防爆閥位置，還增加了定向泄壓設(shè)計，并且泄壓通道變短，防止電芯間熱蔓延；
蜂云平臺的實時監(jiān)控；
中創(chuàng)新航宣稱其OS高錳鐵鋰電池采用了TPP2.0全行業(yè)首發(fā)的熱電分離的技術(shù)，以航天級材料進行熱失控抑制防護，配合陶瓷復合絕緣帶，耐＞1000℃高溫，實現(xiàn)熱失控0蔓延。此外，OS高錳鐵鋰電池通過結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，改變電池熱失控泄壓物質(zhì)噴發(fā)方向并形成獨立的泄壓空間，避免了復雜的短路問題，電池包的安全性也得到進一步的提升。
孚能科技的SPS方案中，液冷板和導熱片的復合使用，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，加上精準的控溫AI-BMS，電池系統(tǒng)循環(huán)壽命超過3000次。
上汽的“魔方”電池，則更強調(diào)避免產(chǎn)生熱失控的“多米諾骨牌”效應。躺式電芯結(jié)構(gòu)下有效接觸面積降低，減小熱傳遞通道，再配合7*24h遠程監(jiān)控體系、提前散熱系統(tǒng)、氣凝膠阻燃材料、自動泄壓防爆閥等設(shè)計。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，來實現(xiàn)最終的安全保證。
捷威動力推出的“海綿系統(tǒng)”，區(qū)別于傳統(tǒng)的液冷板，采用全浸沒式熱管理方案，導熱性能提高75%，整個系統(tǒng)內(nèi)電芯單體間溫差小于3℃。此外，“海綿系統(tǒng)”外部箱體/框架采用剛?cè)嵯酀亩卦O(shè)計，保證結(jié)構(gòu)剛性強度的同時，在整車發(fā)生極端碰撞時，最大限度地保護電芯不被侵入，做到主被動防護兼容。
在安全的基礎(chǔ)上，動力電池追求高性能、低成本。
目前動力電池企業(yè)及消費者追求的高性能指標中，快充需求尤為突出，這也是近年來的熱點，所以眾多電池企業(yè)在在電池研發(fā)過程中，將其作為重點之一。
快充
寧德時代麒麟電池支持4C快充，10分鐘電量可從10%至80%；
海豹車型上快充CTB刀片電池可以在30分鐘內(nèi)完成30%-80%電量；
龍鱗甲電池支持4C快充；
中創(chuàng)新航OS高錳鐵鋰電池支持快充30%-80%SOC充電小于15分鐘；
上汽魔方電池30分鐘可實現(xiàn)30%-80%續(xù)航，5-80%續(xù)航僅需40分鐘充電時間；
孚能科技SPS方案支持2.4C、3C和4C充放電倍率；
主打快充的欣旺達SFC480超級快充電池，除了常溫、高溫情況下散熱及保證“5min-200km”的快速補能需求，還兼顧低溫加熱效率實現(xiàn)“-20℃，85%的能量保持率”。
海豹車型上快充CTB刀片電池可以在30分鐘內(nèi)完成30%-80%電量；
龍鱗甲電池支持4C快充；
中創(chuàng)新航OS高錳鐵鋰電池支持快充30%-80%SOC充電小于15分鐘；
上汽魔方電池30分鐘可實現(xiàn)30%-80%續(xù)航，5-80%續(xù)航僅需40分鐘充電時間；
孚能科技SPS方案支持2.4C、3C和4C充放電倍率；
主打快充的欣旺達SFC480超級快充電池，除了常溫、高溫情況下散熱及保證“5min-200km”的快速補能需求，還兼顧低溫加熱效率實現(xiàn)“-20℃，85%的能量保持率”。
基本上2022年推出的新電池技術(shù)，都有關(guān)于快充的布局。
安全、高性能之外，動力電池企業(yè)還有一個重要目標是降本。無論是體積利用率的提升，產(chǎn)品適配度及標準化程度的提高，還是材料的優(yōu)化等方式，終極目標還是降本，2022年電池技術(shù)也是圍繞這些展開。
提升體積利用率
寧德時代麒麟電池為了提升整體的體積利用率，用多功能彈性夾層代替水冷板、隔熱墊和橫縱梁等獨立部件，電芯底部集成了結(jié)構(gòu)防護、高壓連接、熱失控排氣等功能模塊，增加6%的空間，加上其他的優(yōu)化設(shè)計，整體的體積利用率高達72%。
比亞迪CTB電池包將電池上蓋與車身地板合二為一，以長刀電芯充當部分結(jié)構(gòu)件的作用，本質(zhì)上其實就是做進一步的集成，提升體積利用率。官方信息顯示，CTB電池系統(tǒng)將整體的體積利用率提升至66%。
蜂巢能源龍鱗甲電池減少了20%的結(jié)構(gòu)件，電池包減重10-20公斤，龍鱗甲電池的系統(tǒng)上蓋、水冷板可以和車身乘員艙地板合三為一。最終，該電池通過系統(tǒng)結(jié)構(gòu)件功能集成、空間功能集成設(shè)計將成組效率提升至76%。
上汽推出的魔方電池，通過躺平的方式使得Z向高度下降，該方向的高度空間得到充分利用，用結(jié)構(gòu)板和豎立的冷卻板作為結(jié)構(gòu)隔離電芯。電芯一側(cè)用膨脹片和氣凝膠，一側(cè)用冷卻板和結(jié)構(gòu)板隔離開，CTP整體成組效率達到79.6%。
孚能科技SPS方案大軟包電池體積利用率達75%，如何實現(xiàn)？一方面，該方案是無模組的設(shè)計，電芯在電池包中的占比大幅提升，另一方面，采用的電芯是大軟包電芯，此外，通過每片電芯下面墊著一塊鋁制金屬板，充當電芯的支撐和隔熱作用，替代部分結(jié)構(gòu)件，加上軟包電池體積利用率本身就比同條件下的方形和圓柱更高，SPS方案實現(xiàn)75%體積利用率。
捷威動力推出的“海綿系統(tǒng)”體積成組率達到70%，綜合成本下降10%。
高適配性
龍鱗甲電池可兼容各種化學體系，搭載車型可覆蓋A00-C級系列；寧德時代麒麟電池適配不同化學體系，對電解液也無特殊要求；孚能科技的SPS“大軟包”方案可以通過不同的疊加方案實現(xiàn)不同的電芯厚度，實現(xiàn)80kWh-150kWh的不同容量需求，滿足從性能轎跑到城市皮卡的電動化需求；上汽的“魔方”電池固定電池包長度和寬度，提供110mm、125mm和137mm三種高度選擇，適用于不同的車型定位。
立足安全、追求高性能及最大程度降本的要求下，動力電池將將更加走近低成本、高性價比、安全可靠。
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