电池热词不只有“811”,解析“新风口”软包电池的硬实力

原标题:电池热词不只有“811”,解析“新风口”软包电池的硬实力

这是汽车头条App来电新闻组的第41篇稿件

随着续航能力和安全性能成为电动汽车的焦点问题,动力电池也成为电动车上最被关注的部分,并远远超过了电机和电控等其他主要组成部分,虽然电控也直接影响到一辆电动车的续航和安全问题,但动力电池包括类型、容量、能量密度等指标和参数要比电控系统更直接更容易地去在产品间进行比较。

说到动力电池,其类型从最早的磷酸铁锂和三元锂两大类,现在又在三元锂电池中细分出了523、622及811等类型,而这些数字指的是其电芯正极中镍钴铝三种元素的配比。

众所周知,第一个数字所代表的镍比重越高,电芯的能量密度也就可以做的越高,因此811电池成为目前最为炙手可热的一种配比。

但无论是磷酸铁锂、三元锂还是523、811,这些类型的划分都是电芯层面,而另外一个层面的技术类型对于电池性能也起到了决定性作用,那就是动力电池的包装类型以及电池包技术。

特斯拉所用的松下圆柱电池

运用最为普遍的方形电池

目前动力电池的包装类型主要分为三种,其中最常见的两种是以特斯拉为代表的圆柱电池和目前国内新能源主机厂最常用的方形锂电池,而另外一种则是本文所要说的重点,软包电池。

什么是软包电池?有哪些优势?

所谓软包电池,是相比圆柱和方形这两种硬壳电池的一种叫法,其内部组成(正极、负极、隔膜、电解液)与方形、圆柱锂电池的区别不大,最大的不同之处在于软包电池采用铝塑复合膜作为外壳,方形和圆柱电池则采用金属材料作为外壳。

通常而言,软包电池主要具备以下几个优势:

1、安全性好:软包电池在结构上采用铝塑膜包装,在发生热管理失控或穿刺时,其软包会为电芯提供缓冲空间,发生鼓胀形变,最终会着火或冒烟,但不会发生爆炸。

2、质量轻、能量密度高:软包电池重量较同等容量的钢壳电池轻40%,较铝壳电池轻20%,因此通常具有较高的能量密度,而目前国内突破300Wh/kg能量密度大关的电池企业,绝大部分采取的都是软包电池。

3、电化学性能良好、寿命长:软包电池的内阻较小,可以极大的降低电池的自耗电;此外软包电池的循环寿命更长。

同样,软包电池也存在着不足之处,那就是产品一致性较差,成本较高,容易发生漏液和胀气,且在成组过程中需要额外的壳体,PACK 工艺复杂程度高。

软包电池的市场现状

相比圆柱电池和方形电池,软包电池目前在市场上的应用还处于发展阶段,市占率与硬壳电池还有一定的差距。从今年1-4月的统计来看,软包电池的装机量占动力电池的8.92%,但今年前四个月的装机量达到1580.87MWh,同比增长了106.09%,增长速度迅猛,是动力电池中最为强劲的一股新生力量。

截止到4月,国内实现软包电池装机的动力电池厂共有21家,其中孚能科技、多氟多、捷威动力、卡耐新能源占据装机量的前四名,均超过了100MWh,而在汽车主机厂方面,目前使用软包动力电池的厂商包括了大众、代勒姆、日产、通用、福特、现代、前途等,在这其中前途作为目前唯一使用软包电池的中国主机厂颇为突出。

提到前途,外界对这个品牌的最主要认知是来自于它的首款量产车前途K50,这是国内电动车厂商上市发售的最贵电动车产品,同时也是唯一一款两座跑车,因此这也导致人们对前途的关注点更多地都集中在了其性能和造型上,反而忽略了前途在电动车最基础的三电系统方面的成果和创新。

软包电池受到更多人关注是因为在今年年初,主攻软包电池的孚能科技与戴姆勒签订规模达140GWh、涉及金额高达200亿欧元的巨额订单,但其实早在2013年,前途就已经确定基于软包电芯的标准箱为基础的发展路线,随后在2016完成K50上的首次装车实现,而前途K50也在2018年8月正式上市。

华特事业部总经理翟晟

那么,前途为何选择软包电池?前途是如何实现这一具有前瞻性的动力电池技术的?为此,汽车头条App与华特事业部总经理翟晟对前途的软包电池技术进行了深入的沟通,从而对上述一些列问题进行具体的解答和分析。

前途为什么要用软包电池?

华特电动是长城华冠的全资子公司,致力于研发标准电池箱、可再充能量存储系统(RESS)等产品的服务和整体解决方案,同时也是前途K50电池系统的供应商。

而据翟晟介绍,前途之所以选择在华特自建生产线生产软包电池是因为在前途最初决定使用软包电池时,并没有电池厂能够保证前途对电池一致性以及产品性能和相应技术方案的要求,而华特电动当时的生产研发能力已经可以满足前途K50电池包的生产需求,所以最终决定要自建工厂生产软包电池。

对于软包电池的优势,翟晟表示前途最看重的就是其比圆柱和方形电池更优的安全性。

随着电动车自燃、爆燃事故的频发,消费者对于电动车电池安全问题的关注持续升温,这也成为很多人选择电动车的最大顾虑,而软包电池因采用铝塑膜封装形式,在内部能量汇集并达到爆发点时会出现缓释过程,而非猝发式爆炸现象,将原本毫秒级的电化学反应会转化为约十几秒的形变反应,从而实现能量缓释,并在车辆报警后为乘坐人员提供更充裕的反应逃生时间。

前途的软包电池有哪些特别之处?

与一般电动车使用的一体式电池箱不同,前途将K50的整个电池包拆分成了10个标准箱,在标准电池箱内部,电芯动态空间采用的缓冲设计,可以吸收电芯呼吸效应导致的尺寸变化,并在发生碰撞、颠簸等情况下形成内部缓冲。

标准箱的运用也直接改变了电控系统的管控方案。在前途K50上,除了整车会有一个BMS的主控,每个电池箱里会有一个BMS的从控,这样可以把电池监控进一步细化,每个从控只负责管理它单箱的电池。

这样一来,当电池发生故障,车辆的电控系统和云端系统就会收到反馈,去判断出是哪一组箱体、哪一组电池出了毛病,然后以相应的控制手段来控制问题的发生,整个电池箱体达到标准,具备耐久性和高安全性。

此外,前途标准电池箱外部采用高强度的复合材料壳体,使其碰撞性能测试成绩高于国标30%,并达到IP67的防护等级需求。值得一提的是,标准电池箱的密闭壳体还可与电池热管理系统高效协同,从而保证了电芯温度的一致性,全方位保障电池安全。

正如翟晟所说,前途在现阶段使用软包电池是一个具有前瞻性的做法,由于成本略高、标准化程度较低以及产品一致性要求较高等原因,现在软包电池的渗透率还处于一个较低的水平,但随着补贴退坡、国家对电池能量密度的要求进一步提升,单体能量密度更高的软包电池将成为电池厂和主机厂的必选项。

而随着能量密度的逐渐增加,电池安全问题也将变得愈发棘手,而前途所探索出来的标准箱式电池包或许也是未来整个动力电池行业可以借鉴和发展的技术路线之一。据相关机构预测,到2030年软包电池在新能源汽车市场的渗透率将达到45%,届时将成为动力电池市场的绝对主力。

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