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理想汽车表态:麒麟电池,明年我先用?
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在正式发布前,业内关于麒麟电池已有不少讨论,此前宁德时代首席科学家吴凯曾在不同场合提到,麒麟电池的系统成组效率比 4680 高出 13%,同时在快充、寿命、低温性能方面均有突破属实拉了一波期待。

宁德时代在其官方微博账号发布麒麟电池后,理想汽车董事长兼 CEO 李想转发说:明年见!

我们猜想,理想明年亮相的纯电车型会率先搭载宁德时代麒麟电池。

需要注意的是,麒麟电池依然是在空间结构上的优化,还并不能真正改变材料体系。

从电芯的设计来看,方壳可以做三元和铁锂,以及钠电池,这样一来宁德时代麒麟电池可以兼顾更多材料体系。

下面聊聊麒麟电池。

01

麒麟到底有哪些亮点?

「汽车电子设计」里写了麒麟电池在结构上的一个新的特点:

目前宁德时代经手的方壳电池,包含各种不同的姿态已经齐全了。

站立的电池

  • 宁德时代 VDA、590 模组
  • CTP 1.0、CTP 2.0 所有

躺倒的电池

  • 设计方上汽魔方 + 宁德时代

倒立的电池

  • CTP 3.0 麒麟电池

也就是说,麒麟电池的极耳是倒立集成在电池底板上的,这有什么影响呢,接着往下看。

宁德时代发布的 4 分钟视频延续了一贯人狠话不多的风格,要了解真正值得关注的技术点,逐帧看过去也不为过。

简单来说,麒麟电池最大的特点有三个:

  • 三合一弹性夹层;
  • 电芯大面水冷;
  • 共享电池包底部空间。

我们先看最为显著的创新点:三合一弹性夹层。麒麟电池彻底取消了此前电池包独立的结构梁、隔热垫和水冷板,取而代之的是在每排电芯间布置三合一的弹性夹层,实现了一体化的能量模块。

三合一弹性夹层

从官方展示的几代电池包爆炸图来看,麒麟电池的结构细节肉眼可见的简洁了很多。

图:从左到右,传统模组电池包、第一代CTP、CTP3.0

那这越发简洁的结构设计,是如何实现应有的结构强度和热管理能力?

先看下这一题本身有多难, 原本置于电芯之间是隔热垫,采用高分子材料,形成有孔隙的可被压缩的固体 。这样的选择是因为需要包容电芯不断充放电过程中发生的些许膨胀。

换句话说,如今取代了隔热垫和横纵梁的多功能弹性夹层,需要同时具备柔性和刚度。 这已经不是鱼和熊掌的范畴了,完全就是一对矛盾的需求。

那为什么麒麟电池敢这么做?

这也正是它的设计之妙,用宁德时代的话来说, 是多功能弹性夹层和电芯组成了一体化能量单元 。

说白了就是,弹性夹层与电芯互相借力,极大地强化了垂直于地面的结构支撑力。

此外,夹层内部的设计也是别有洞天。

虽然官方取名「微米桥」故弄玄虚,但瑕不掩瑜。从官方资料可以明显看出,夹层内部的管道(用来流通冷却液)并不是方方正正的,而是倾斜了一定的角度。

这个角度如何计算出来不得而知,但可以把它想象成用两根手指顶住火柴的两头。

如果火柴与手指垂直,会很容易被折断,而如果本身预留了一定的角度,手指用力更可能造成的情况是手指的位置变化,而非火柴折断。

因此, 这个弹性夹层的设计可以既提供支撑力,又能包容电芯的轻微膨胀 。这其实不仅能保障电芯的长期稳定发挥,还很适合原本很难搞定的高能量化学材料,例如硅。

电芯的大面水冷。

在我看来,这其实是热管理与结构简化的完美结合。

传统的方壳电芯的侧面空间需要留给结构件和隔热垫,水冷功能件一般是置于底部,冷却面积仅为底部一个面,因此水冷的作用十分有限。

虽说圆柱电池系统的水冷板,似蛇形一般绕在电芯之间,接触的也是圆柱的大面。但由于圆柱本身存在弧度,算上顶盖和底部,水冷板能接触到的其实不超过 30% 的电芯面积。

在麒麟电池的设计中, 由于电芯之间原有的结构件被取消,三合一弹性夹层被置于相邻电芯之间,与电芯大面直接接触,直接将水冷面积扩大了几倍,而且电芯越高,相对于底部水冷的优势就越明显 。

水冷面积扩大,最直接的影响就是热管理效率。但不仅仅是低温时加热变快,或者电芯温度异常时可以迅速降温。更重要的是,支持真实的 4C 快充。

在电池层面,实现快充无非是从两个层面入手:一,要对材料下手,但提高电芯的快充能力,在其整体安全性、能量密度、寿命、成本方面很容易受到折损;二,就是麒麟现在用的,即提高整体的换热效率。

这波操作下来,麒麟电池换热面积扩大了四倍,控温效率提高一倍,意味着现高电压、大电流的 4C 快充所带来的升温问题,有了很好的解决方案。这和各大车企宣传的 800V 快充完美匹配。

共享底部空间

从视频来看,宁德时代所说的共享底部空间,应该是把电芯进行了倒置,把电芯极柱、电连接和采样单元都置于原有的电池包底部空间中,从而在纵向方向节省出 6% 的能量空间,进一步提高系统成组效率。

这应该属于业界首创,而这种方式巧在把底部预留的安全空间利用了起来,但是这种放置方式,就不得不考虑底部空间的可靠性。

但宁德时代手握全球最多在路车辆的实车数据,应该也是做了大量的模拟仿真和测试,同时可能是在底部加入一些吸能、防挤压的安全设计,才能保证行车过程中的电池安全。

02

72% 体积利用率到底代表了什么?

我们将行业内发布过的结构创新技术统统放在一起对比,发现麒麟的数据确实很亮眼。

来自于公开数据

突破新高的体积利用率能带来几个明显的好处:

  • 续航里程的提升将更加轻松,不再需要堆电池数量、死磕整车电控系统调教;
  • 通过集成效率的提高,搭载麒麟电池的车辆可轻松突破 1000 公里续航;
  • 更高的体积利用率意味着单位电量的成本降低,从而降低整车的成本。

2019 年宁德时代即首发了第一代 CTP 高效成组技术。今天,又以麒麟刷新记录。

这背后或许可以折射出宁王在创新方面的思考。宁王的思路就是用更少的结构件,更大的一体化能量单元,实现更高的能量密度,更低的成本和更高的工业化水平。

作为头部电池企业,宁王的创新深入电化学原理,通过电池结构的创新,为电芯创造更事宜的工作环境,从而激发电芯的潜能,增加整体的收益。

此外,借用一句电影功夫中的台词:天下武功,无坚不摧,唯快不破。

宁德时代的快速创新能力也得益于其拥有大量的市场配套经验和反馈数据,能够为结构设计过程中的模拟仿真验证提供更多输入,让计算的结果更加符合实际情况。

总而言之,麒麟电池为电池性能提升、成本控制提供了全新的解决方案,想必也将大大提升电动汽车的竞争力,对行业而言是个好消息。

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