車展電池技術新風向：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)上下游相關人員，參觀人員相對更細分。而且從宣傳風格來看，零部件館相對含蓄。
 
以電池為例，參展的8家鋰電池企業(yè)，寧德時代展臺設在整車館，三星SDI展臺無展品并且只對客戶開放，欣旺達、億緯鋰能、瑞浦蘭鈞相對高調召開發(fā)布會，蜂巢能源低調邀請媒體參展，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)推出的產品還是能反映一些主流的技術趨勢。整體的感受是，圍繞整車需求，電池企業(yè)關于產品和技術的布局從單一狂熱走向多元化理性。一部分技術是舊方案翻新，一部分技術緊跟市場需求，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，結合中鎳和磷酸鐵鋰材料電池產品，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)推進研發(fā)和問世。但產品尺寸沒有做局限，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品的基礎上，推出了眾多方形電池產品。
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。如果對應產品落地，方形疊片將覆蓋動力、儲能、快充等多個應用場景，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)在疊片設備上的比例相比以往有所增加。并且，比亞迪刀片電池已經量產裝車，中創(chuàng)新航多基地OS產品即將投產，蜂巢能源新增部分短刀電池產能。
 
這就意味著，當電芯長薄化疊片工藝優(yōu)勢顯現(xiàn)并且陸續(xù)有產能落地時，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，更便于在兩側出極耳，側邊布置泄壓閥，應用熱電分離方案。
 
蜂巢能源、捷威動力、欣旺達、中創(chuàng)新航都在不同程度上提到了熱電分離方案的應用。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，在此基礎上，將電芯泄壓閥面朝下，將原來側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計在捷威動力海綿系統(tǒng)電池包上。在電池包縱梁上設有氣液分離裝置，氣體通過上蓋導氣槽引導導出，液體通過整車的膨脹壺，包內壓力增加，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)的氣體和液體進行完全分離，如果是物理方式，應該會增加部分設備，如果是通過化學物質，也會延伸出其他需要解決的問題。
 
如何應對快充
 
當快充趨勢不可逆轉，電池企業(yè)只好一邊在電池材料、技術上滿足快充需求，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熱問題，電池企業(yè)在冷卻方案上進行了優(yōu)化和分層。

除了在冷卻上下功夫，欣旺達還在材料、制造技術上提升快充電池性能，保證安全。
 
材料端，欣旺達主要是利用硅材料，搭配硅基體系的電解液技術，然后結合經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。制造技術上，通過高精度的涂布和疊片技術，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100%CT檢測，0不良流出。
 
基于此，欣旺達還推出電池全生命周期自適應超充策略，包含無損高精度析鋰邊界電流測定技術，全生命周期動力學衰減診斷模型，超耐久高精度三點極技術。
從電池源頭到發(fā)生熱失控后的防護，電池企業(yè)為了實現(xiàn)快充在技術和資金上都投入相當多。在技術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，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計，以油冷為主，但一直未成主流。

東風、捷威在本屆車展上都有相關方案展出。
 
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計專利，如下圖：
電池固定腔內部填滿冷卻介質，冷卻介質通過冷卻進口進入下殼體，流經液冷管后分別進入每個電池固定腔，流動后通過電池模組所設的漏液孔流入，與電池模組內部電芯直接接觸，與電芯換熱后經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，都需要進一步考究。
 
東風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，通過密封結構將冷卻液密封在下箱體和模組構成的空間內。
 
(責任編輯：子蕊)
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