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一个车企员工眼里的比亚迪刀片电池

来源:本站    作者:常州锐奇精密测量技术有限公司    发布时间:2020-06-16 15:51:21    浏览量:45

  一个车企员工眼里的比亚迪刀片电池

  自从比亚迪董事长王传福在2020年1月的电动汽车百人会上公布了刀片电池和3月29日的刀片电池发布会,关于刀片电池的消息满天飞,业界对刀片电池的讨论也多了,主要的观点有两种:一种是认为刀片电池没有什么新的创意,和宁德时代的CTP相似,只是比亚迪的营销噱头;另一种是认为刀片电池解决了许多磷酸铁锂的缺点,具有开创性意义。我们来讨论下比亚迪的刀片电池。

  什么是刀片电池?

  传统电池系统是先把电芯组装成模组,再把模组安装到电池系统里面,进行分级管理。由模组的机械结构对电芯起到支撑、固定和保护的作用,再由电池系统对模组支撑、固定和保护的作用。

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  而刀片电池是一种全新的设计理念,在采用长电芯的同时,省去了中间模组环节,直接把电芯装到电池系统里面。这样重量和成本都有效下降,这一点和宁德时代的CTP有相似的地方。同时比亚迪电池结构设计借鉴了蜂窝铝板的原理,通过结构胶把电芯固定在两层铝板之间,让电芯本身充当结构件,来增加整个系统的强度。

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  我们再来看一下刀片电芯,拿市面上应用比较广的C公司产品和刀片电芯对比。C公司产品的长度是148 mm、厚度是79mm、高度是97mm,内部结构是卷绕,看起来像一块板砖。刀片电芯长度是960mm,厚度是 13.5 mm,高度为 90 mm,内部结构是叠片。因其长而薄的形状酷似刀片,因此得名刀片电池。

  刀片电池诞生背景

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  我们来看下这几年纯电动车电池材料的发展趋势,纵坐标是能量密度。在纯电领域,一直存在两条技术路线,三元和磷酸铁锂电池。三元电池由于能量密度高,被大部分车企选择,但是他有个缺点是成本高。相反磷酸铁锂成本较低,但是能量密度低。而且现阶段的磷酸铁锂能量密度已经快接近理论。而比亚迪是做磷酸铁锂电池出身,虽然现阶段比亚迪大部分纯电动车上已经使用了三元电池,但没有放弃磷酸铁锂这条技术路线。既然在材料方面不能突破能量密度,比亚迪的工程师就从系统集成做工作。

  我们总结下电池系统集成发展规律。首先我们看下一代电池包,是异形电池包,为了节省成本,采用了标准模组,但是成组效率都比较低。二代电池包,也是异型电池包,为了提高成组效率,选择了和电池结构匹配的非标准模组,使成组效率有明显的提升。以上两种电池包都是基于传统乘用车平台。三代电池包,多应用于纯电动车平台。有三种不同的发展趋势,但有一个共同点,都是平板的电池包,但分别应用了无模组技术、刀片电池技术和590标准大模组技术,成组效率再次有明显提升,其中刀片电池的提升是比较高的。可以说刀片电池在电池材料不能突破更能量密度的前提下,但是在电池系统集成方面有所突破,解决了磷酸铁锂电池续航较短的缺点,这也就是刀片电池诞生的背景。

  刀片电芯的优势

  LFP能量密度低这个缺点是不可避免的,比亚迪的工程师通过增长电芯长度,减少电芯结构冗余设计和电芯数量,能够有效的提高电芯的体积能量密度和电池包的体积能量密度,来提高车辆的续航里程。我们来看下比亚迪专利中公布的数据,不同电芯长度与电池包能量密度的关系,可以明显的发现,电芯长度从208增加至435mm的时候,能量密度没什么变化,但是长度增加至945mm,能量密度提升了10%。

  刀片电芯还有一个优点,就是散热性能好。我们都知道电池对温度特别敏感,也是制约电池快充时间的主要原因,所以散热对电芯是一项很重要的指标。因为刀片电池具有较大的散热面和较薄的厚度,所以刀片电芯的散热性能较好。我们来看下比亚迪刀片电池专利公布的数据,不同厚度的电芯在刀片电池内部的温度仿真结果,我们可以明显的发现随着电芯厚度不断减小,电芯和电池包快充是的温升越来越小,散热性能越来越好。

  以上两个优势给我们一个启发,比亚迪并行开发电池包和电芯,开发中进行多次设计仿真,不断优化电芯设计,使电芯很大程度的匹配电池,发挥电芯比较大的性能,这也是比亚迪垂直整合的比较大优势。

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