在电池结构创新竞争中,哪个技术更强?

2022-07-01 22:52:07      

aoa体育官网,AOA体育平台APP在线近日,广汽集团发布的新型铁锂电池技术引起了业界的广泛关注。该技术在提高电池能量密度的同时,还延长了电池寿命、低温性能和快充性能,优于普通磷酸铁锂电池。

aoa体育官网,AOA体育平台APP在线就在上周,宁德时代推出的麒麟电池亮相。这款电池最大的核心亮点是可以实现1000公里的超长续航。这也意味着搭载这款电池的纯电动车续航可以媲美燃油车,用户几乎可以做到完全没有里程焦虑。

aoa体育官网,AOA体育平台APP在线事实上,除了广汽、宁德时代,特斯拉、比亚迪、上汽、长城等主机厂都有自己的动力电池研发技术。提高动力电池的性能和安全性。那么,这些正在全面开花的电池技术有哪些,各自的优势又是什么呢?

aoa体育官网,AOA体育平台APP在线宁德时代麒麟电池

亮点:能量密度提升,续航可达1000公里。

2019年,宁德时代首创全球首款非模组电池组,这是第一代CTP技术,使电池组的体积利用率超过50%。现在CTP技术已经发展到第三代,也就是不久前发布的麒麟电池,体积利用率达到了72%。最直接的效果是将三元锂电池的能量密度提高到255Wh/kg,磷酸铁锂电池的系统能量密度提高到160Wh/kg。

事实上,宁德时代的麒麟电池并没有改变电芯材料,而是进一步改进了电池包集成工艺,本质上是CTP 3.0技术的应用。

传统电池采用电芯-模组-电池组的组装方式,而CTP跳过模组步骤,直接将电芯集成到电池组中,因此也称为无模组电池组。由于取消了缠绕在电芯周围的模块,电池组有更多的空间来排列电芯,并且可以提高系统的能量密度,从而增加车辆的续航里程。

同时,麒麟电池CTP 3.0技术保留了电池的上盖板和托盘,将横梁、水冷板和隔热垫融为一体,并集成为多功能弹性夹层,最终达到降低成本,有效防止热失控的效果。 .

通过全球首创的电芯大表面冷却技术,还可实现5分钟快速热启动和10分钟快速充电功能。改进的电池分组技术不仅适用于磷酸铁锂电池,也适用于三元锂电池。电池。

也就是说,除了更高的能量密度,麒麟电池在续航、快充、安全性、寿命、效率、低温性能等方面也实现了全面提升。

从宁德时代发布的视频来看,一组数据也直接反映了麒麟电池和特斯拉4680电池的性能差异。宁德时代首席科学家吴凯表示:“在相同的化学体系和相同的电池组尺寸下,麒麟电池组的功率相比4680系统可提升13%。”

据了解,宁德时代的麒麟电池将于2023年量产安装,使用该电池的电动汽车续航里程将轻松突破1000公里。截至目前,包括丽丽汽车、莲花汽车、哪吒汽车在内的多家车企已陆续以各种方式披露将使用麒麟电池。

日前,宁德时代董事长曾玉群在重庆车展上透露,在技术路线上,宁德时代正在做全固态电池、半固态电池和凝聚态电池。他表示,动力电池化学体系的创新、结构的创新、制造的创新、商业模式的创新,可以结合起来推动新能源汽车产业的发展。

麒麟电池的诞生,有望为宁德时代带来更多机遇。从市场来看,麒麟电池给行业带来了巨大的变化,有望推动新能源汽车加速替代传统燃油汽车。

特斯拉4680电池

亮点:性能与成本并重

特斯拉的4680电池是圆柱形的,单体直径46mm,高度80mm,所以直接命名为4680电池。电池材料采用三元正极,电池包结构采用CTC方案,将圆柱电芯直接排列形成电池仓。

与过去的1865和现在的2170电池相比,4680电池似乎变大了,但并不是那么简单。 4680电池在结构上也有很多创新和改进。

由于电芯体积增大,电池的阻抗也同时增大,因此特斯拉采用了无极耳技术,选择在集流体末端留空,不包覆正负极材料。这种设计大大降低了电池的阻抗。 ,解决了圆柱电池发热问题,提高了安全性和快充性能。

此外,特斯拉的4680电池采用干电池电极工艺,不使用溶剂,而是将少量(约5%-8%)的细粉状聚四氟乙烯粘合剂与正极/负极粉末混合,通过挤出机形成薄的电极材料胶带,然后将其层压到金属箔集电器上,形成成品电极。这一过程将提高电池的能量密度,并将生产能耗降低 10 倍。

除了上述特点外,特斯拉的4680电池在正极材料和正极生产工艺方面也进行了优化,将电池的续航时间提升了20%,降低了成本。

改进后,特斯拉将电池寿命提高54%,每千瓦时成本降低56%,投资和生产成本降低69%。除了提高能量密度外,还大大降低了生产成本。也就是说,特斯拉的4680电池可以兼顾性能和低成本。

近期海外版特斯拉Model Y(配置|询价)搭载4680型电池,电池容量仅​​50KWh,续航里程仅450公里,价格更低,适合大部分用户.而对性能有要求的可以选择Model Y性能版或者长续航版。

其实特斯拉的4680电池也有缺点,在空间占用上没有优势,量产也不容易。主要难点在于极耳的激光焊接难度极高,导致良品率低,产能有限。否则,特斯拉不会大量采购宁德时代的方形电池。

比亚迪刀片电池

亮点:提升能量密度,提高安全性

比亚迪的刀片电池可谓是响亮的存在。该电池本质上是磷酸铁锂电池。比亚迪重新设计了电芯的形状和布局,改进了生产工艺,使电池看起来更薄,有刀片。 ,同时电池容量有了很大的提升。

比亚迪刀片电池通过了国内最严苛的“针刺测试”和“重卡滚动测试”。

从结构上看,比亚迪的刀片电池是阵列排列的,像“刀片”一样插入电池组,电芯由垂直向侧面变化,分组时跳过模块,减少多余的剩余部分形成一种类似于蜂窝铝板的结构,最终实现了在相同空间内装载更多电池的设计目标,并且电池之间互不干扰,安全性也增强了。

刀片电池采用磷酸铁锂电池,能量密度约为140Wh/kg。考虑到电池管理系统等部件,空间利用率高达60%,远高于传统电池的空间利用率,不仅提高了能量密度,还延续了磷酸铁锂电池的安全优势.

在最新量产的封条上,比亚迪通过CTC技术将电池与车身融为一体,进一步提升电池的安全性,打造“续航电动车”。

从行业口碑和汽车销量来看,比亚迪的刀片电池表现亮眼。就连苹果也积极寻求与比亚迪的合作。目前,已有多家车企成为比亚迪的刀片电池客户,包括一汽红旗、长安汽车、丰田、福特、戴姆勒等。

在安全性和使用寿命方面,比亚迪刀片电池确实具有突出的优势,而续航和快充可能是它们目前最大的短板。目前纯电动车续航超过1000公里成为车企推广的最大卖点,而刀片电池能量密度低,比亚迪急需带来性能更强的2.0版刀片电池。

广汽·微晶超级锂铁电池

亮点:改进的性能,更长的电池寿命

广汽集团在科技日发布微晶超能锂铁电池。通过在磷酸铁锂电池中引入二相正极微晶,以及能量密度、低温、快充、循环等性能三大创新技术。

在电池技术原理上,广汽微晶超能锂铁电池在传统磷酸铁锂电池的基础上,引入了更高容量的二相正极微晶活性材料。分流技术、阴极势能缓冲技术、OCV三维空间响应面重建技术全面提升了磷酸铁锂电池的性能。

通过这些调整,与市面上量产的磷酸铁锂电池相比,电芯质量能量密度从185Wh/kg提升至210Wh/kg,电芯质量能量密度提升了13.5%;体积能量密度从400Wh/L提高到480Wh/L,体积能量密度提高20%。

同时,这款电池还改善了磷酸铁锂电池低温性能差的问题,负20度容量保持率提升10%,充电时间提升25%。

此外,微晶超能铁锂电池的续航能力也更好。 4000次循环后容量保持率可保持在80%以上,续航可达150万公里。这一数据甚至超过了可充放电3000次以上、续航120万公里的比亚迪刀片电池。

可以说,广汽的微晶超能锂铁电池大大提升了磷酸铁锂电池的性能,甚至超越了比亚迪的刀片电池。据了解,该电池技术将率先搭载在永旺最新款车型上,预计最早于明年推出。

事实上,近年来广汽在电池研发方面已经比较领先。去年底推出的“海绵硅阳极芯片电池技术”,核心原理是让电池内部的硅阳极芯片像海绵一样柔软有弹性,让硅在充电的过程中也能充电。放电过程中的膨胀和收缩受到限制和缓冲,不会被打破,充分发挥大容量和储存更多能量的优势。

作为首款续航超过1000公里的纯电动汽车,搭载“海绵硅负极片电池技术”的广汽AION LX Plus也在年初上市。

还有杂志电池将电池的安全水平提升到一个新的高度,广汽也有3DG石墨烯制备技术,石墨烯材料在快充锂离子电池、超级电容器、锂硫电池和轻量化方面的应用身体材料等领域的能力。

无论是基于微晶技术还是石墨烯技术的新一代超动力锂铁电池,都是广汽在电池技术上的进步,但具体性能要等到该技术安装在量产车上后才能得到验证。

上汽·魔方电池

亮点:“超薄扁平”电芯,支持更换电池

上汽魔方电池采用LBS卧式电芯和先进的CTP技术。整车电池组厚度低至110mm,可大幅提升整车空间利用率,提升车内空间,增加乘坐舒适性。电池结构有一定的创新。

能量密度方面,“立方”电池能量密度高达180Wh/kg,效率大幅提升。能量密度越高,同等电量的电池越轻,减重一直是提高电动汽车续航里程的捷径,可以有效降低电动汽车百公里耗电量,进一步提升电动汽车的环境保护。

单纯从数据来看,比亚迪刀片电池的能量密度为140Wh/kg,广汽爱安的杂志电池能量密度为160Wh/kg。因此,在能量密度方面,上汽的“魔方”电池还是有一定优势的。

从结构上看,目前市场上几乎所有的电池组件都采用垂直电芯布局,但缺点是空间有限,采用卧式电芯可以大大提高电池组的空间利用率。也就是说,如果将原本垂直放置的电芯现在水平放置,不仅厚度更小,而且重量更轻,占用空间和接触面都非常小,带来了空间效率和零热失控的安全性。

“立方”电池提供三种不同厚度的电池模组,110mm、137mm和125mm。在不改变长宽的前提下,电池越厚,可以容纳的电芯数量越多,电池寿命也会越长。未来,“魔方”电池可以推出135kWh甚至150kWh的大容量电池,实现1000公里的续航里程并非遥不可及的事情。

此外,上汽魔方电池的突出特点是使用寿命长。据介绍,最长的电池组为64kWh,使用寿命可达12年100万公里。

此外,上汽魔方电池采用标准化的ONE PACK电池结构,使该车可兼容50kWh至100kWh以上的电池。通过ONE PACK的平台化设计,统一尺寸和独立的专利电池更换结构,名爵木兰已经能够在同一台设备上快速更换所有电池组。

产品实施方面,上汽乘用车推出的名爵MULAN将搭载上汽魔方电池,提供51kWh、64kWh和77kWh电池版本。电化学体系包括磷酸铁锂和三元锂,电池组厚度为110mm。 .它支持充电和电池更换。

长城大宇电池

亮点:提高811高镍电池的安全性

长城大宇电池的设计理念是“变堵为疏”,采用三元811大容量高镍电池,通过热源隔离、双向换向、热流分布、定向爆轰、高温绝缘、自动灭火、正压阻氧、智能冷却技术,实现电芯内部热量的快速导流,在电池包内任意位置单节或多节电芯引发热失控的情况下,均不会起火或爆炸。

从技术角度,大宇电池匹配电芯、模组、电池系统、整车四层,从电芯测试、系统数据、安全设计、虚拟仿真、测试验证五个维度进行设计理念,实现电池热失控安全保护。

大宇电池技术最根本的优势之一就是解决了未来主流NCM811高镍电池的安全问题。此外,它可以解决不同化学体系的电芯问题,包括能量密度超过190Wh/kg的NCM811三元锂电池,以及未来随着镍含量的增加,能量密度更高的三元锂电池,和三元锂电池。锂电池系统的NCA(镍钴铝)电芯和无钴电芯当然也可以涵盖磷酸铁锂电池。

同时,大宇电池技术还可以搭配不同的PACK应用技术,满足未来CTC(Cell to Chassis)电池PACK和融合方式,进一步提升整体刚性。

据悉,大宇电池科技的首款车型是沙龙品牌的首款车型。我们也期待这项技术能够尽快落地,为电动汽车提供更安全的驾驶环境。

总结

电动汽车的生存之战,从动力电池之战开始。电池技术竞争是一场硬仗。提高性能和降低成本是电池的永恒主张。在电池材料短期内难以取得根本性突破的时期,电池结构创新成为车企的重要抓手之一。在有限的底盘空间内,可以最大限度地提高电池的体积利用率,而体积利用率的提高也可以提高电动汽车的能量密度,这关系到电池寿命、快速充电速度和电动汽车的性能。车辆。

在电池结构创新竞争中,主机厂和电池厂难分胜负。但可以肯定的是,固态电池有望成为下一个技术高点。作为最匹配的封装技术,软包是电池技术的未来。我们期待动力电池行业的新突破。

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