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车展电池技术新风向：围绕整车需求 电池企业从单一狂热走向多元化理性

时间:2023-05-05 09:18来源:NE时代新能源 作者:Leon
点击: 次
 
2023上海车展已落下帷幕。不同于整车馆的门庭若市，零部件馆聚集的更多是行业上下游相关人员，参观人员相对更细分。而且从宣传风格来看，零部件馆相对含蓄。
 
以电池为例，参展的8家锂电池企业，宁德时代展台设在整车馆，三星SDI展台无展品并且只对客户开放，欣旺达、亿纬锂能、瑞浦兰钧相对高调召开发布会，蜂巢能源低调邀请媒体参展，捷威动力、中创新航基本上没有公开对外发声。
 
虽然对外声音大小各异，但本届车展电池企业推出的产品还是能反映一些主流的技术趋势。整体的感受是，围绕整车需求，电池企业关于产品和技术的布局从单一狂热走向多元化理性。一部分技术是旧方案翻新，一部分技术紧跟市场需求，还有一部分方案比较新颖。
 
围绕整车需求 电池产品层次更加多元
 
无论是现有的装车情况，还是本届车展电池企业推出的产品，都没有把高镍作为终极的追求和重大宣传点，高镍成为一种补充选择，结合中镍和磷酸铁锂材料电池产品，满足不同层次的整车需求。
 
同样，由于整车企业的需求，亿纬锂能、中创新航等电池企业的大圆柱电池也陆续推进研发和问世。但产品尺寸没有做局限，也是根据整车企业的需求在走。捷威动力在原有软包电池产品的基础上，推出了众多方形电池产品。
瑞浦兰钧推出半固态电池，中创新航展示了硫基全固态电池和锂硫电池，都是现有产品的补充。
 
长薄型电芯+叠片工艺
 
瑞浦兰钧刀片电池、中创新航OS电池、蜂巢能源短刀电池、欣旺达超充电池和亿纬锂能储能电池，都在致力于将电芯做长做薄，工艺上使用叠片技术。如果对应产品落地，方形叠片将覆盖动力、储能、快充等多个应用场景，车企选选择更加多元化。
 
有信息显示，中创新航、蜂巢能源、比亚迪等电池企业在叠片设备上的比例相比以往有所增加。并且，比亚迪刀片电池已经量产装车，中创新航多基地OS产品即将投产，蜂巢能源新增部分短刀电池产能。
 
这就意味着，当电芯长薄化叠片工艺优势显现并且陆续有产能落地时，不再只有方形卷绕一种选择。
 
热电、气液分离
 
基于电池长薄化的趋势，更便于在两侧出极耳，侧边布置泄压阀，应用热电分离方案。
 
蜂巢能源、捷威动力、欣旺达、中创新航都在不同程度上提到了热电分离方案的应用。主要方案是，将防爆阀朝向和电芯极柱分离开，往不同的方向，在此基础上，将电芯泄压阀面朝下，将原来侧向通道泄压改为朝下泄压。一旦发生热失控，泄压通道与电气分离设计更有利于提升安全系数。
 
除了热电分离，捷威动力在本次车展上给出了另一个方向，即气液分离。
 
气液分离方案主要设计在捷威动力海绵系统电池包上。在电池包纵梁上设有气液分离装置，气体通过上盖导气槽引导导出，液体通过整车的膨胀壶，包内压力增加，液位在压力作用下下降，冷却液通过整车膨胀壶进行暂时收集。
 
这种方案的核心难点在于如何将热失控时喷发的气体和液体进行完全分离，如果是物理方式，应该会增加部分设备，如果是通过化学物质，也会延伸出其他需要解决的问题。
 
如何应对快充
 
当快充趋势不可逆转，电池企业只好一边在电池材料、技术上满足快充需求，一边解决快充带来的安全问题。
 
一个很明显的趋势是，很多电池企业开始进行大面冷却或者多种冷却方案。以宁德时代麒麟电池为例，通过弹性夹层大面冷却，保证10分钟10%-80%的充电速度的安全问题。蜂巢能源龙鳞甲电池在2.2C快充方案下在电池上下两个大面上进行冷却，2.2C以下则只采用单面部分区域冷却方案。除此之外，还有热电分离方案等等，围绕快充电池带来最直接的产热问题，电池企业在冷却方案上进行了优化和分层。

除了在冷却上下功夫，欣旺达还在材料、制造技术上提升快充电池性能，保证安全。
 
材料端，欣旺达主要是利用硅材料，搭配硅基体系的电解液技术，然后结合经过处理的安全中镍正极，提升锂离子的传输顺畅程度，但同时也需要克服硅材料体积膨胀等问题。制造技术上，通过高精度的涂布和叠片技术，主要通过多腔体模头，单条幅独立供料，横向重量极差可改善20%左右，自研面密度闭环逻辑，自动化水平较高，高精度叠片可达100%CT检测，0不良流出。
 
基于此，欣旺达还推出电池全生命周期自适应超充策略，包含无损高精度析锂边界电流测定技术，全生命周期动力学衰减诊断模型，超耐久高精度三点极技术。
从电池源头到发生热失控后的防护，电池企业为了实现快充在技术和资金上都投入相当多。在技术方向还未完全成定局的情况下，每一种可能的方向势必会消耗众多人力物力。
 
取消液冷板!材料冷却？
 
捷威动力的海绵系统又带来一个新的方案是去掉液冷板，在电芯之间利用硅橡胶类中的一种材料（不是硅橡胶）做冷却，该材料可兼容冷却介质，还可以吸收电池的膨胀，并且有胶黏的功能。
 
个人比较好奇这种材料到底是什么，需要什么类型的冷却介质匹配，并且，这种材料损耗周期有多久。
 
浸没式冷却方案！油冷？
 
资料显示，早在2016年前后就有浸没式的设计，以油冷为主，但一直未成主流。

东风、捷威在本届车展上都有相关方案展出。
 
捷威动力主要是在海绵系统上，整包CTP方案，电池包密封，冷却液布局在电池包里，冷却液体是一种烃类化合物，特点是高绝缘，无腐蚀性，低粘度与高闪点等，海绵系统的工况温差≤5℃。
 
捷威动力此前展示了一种浸没式方案的设计专利，如下图：
电池固定腔内部填满冷却介质，冷却介质通过冷却进口进入下壳体，流经液冷管后分别进入每个电池固定腔，流动后通过电池模组所设的漏液孔流入，与电池模组内部电芯直接接触，与电芯换热后经过漏液孔流出各电池固定腔，随后流向冷却出口，最后沿冷却出口管路回流到汽车热管理系统，形成循环流路。
 
但是该专利里给出的冷却介质选取的是纯水或乙二醇水溶液或电子氟化液，捷威动力表示其不具有腐蚀性并且能够有效防止电池在热失控时发生燃烧。
 
所以这种浸没式方案，冷却介质是什么，全浸没如何做绝缘以及这种方案的实操性等等问题，都需要进一步考究。
 
东风的浸没式冷却方案是在一个固态电池包上，集成时冷却液（非冷却油）半浸没模组，通过密封结构将冷却液密封在下箱体和模组构成的空间内。
 
(责任编辑：子蕊)
文章标签： 电池企业 电池技术
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