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圆柱、方形及软包电池三足鼎立大发体育的格局

  以日韩为首的电池技术企业,很早以前就将动力电池的封装种类归为了三大形式:圆柱形、方形以及软包。

  三种锂电池包在原理上都是相同的。锂离子在电解液中由负极到正极,完成一次放电,再由正极回到负极,完成一次充电。电池本身的技术原理相同,但由于在制造成型上,通过圆柱卷绕、方形卷绕以及方形叠加最终变成了圆柱、方形以及软包电池,在技术开发和应用角度上也有所区别,最终导致三种电池的优缺点极为鲜明。

  圆柱形的电池历史最久,索尼在1992年发明了18650锂电池,也成为目前最常见的圆柱形电池设计。我们日常生活中,比如遥控器中的5号、7号碱性电池都是采用这种形状设计。

  就目前的技术来说,圆柱形的工艺成熟,电池包成本低,良品率高,一致性好,抗胀气能力强,而且在封包时圆柱与圆柱之间形成了很好的散热空间,所以安全性也得以保障。却也因此圆柱形锂电池的质量更重且能量密度低。虽然现阶段圆柱形依然受欢迎,大发体育大发体育但随着技术的发展,优势会越来越小。

  圆柱电池由于受结构形式的限制,内应力大,同时要达到较高的能量密度制造工艺上也比较极限,导致这种电池的循环寿命在同样材料体系和能量密度标准下,远不如方形铝壳和软包电池,只适合类似特斯拉这种长续航里程车型上(对循环寿命要求较低),或低成本A00级车型(替代铅酸蓄电池)。

  方形电池内部采用卷绕式或叠片式工艺,壳体多为铝合金、不锈钢等材料,所以硬度高可靠性高,也有较好的抗胀气能力,且易于组装,也曾经被认为是最适合新能源汽车应用的电池设计。比如宝马的i系列车型,荣威ERX5蔚来ES8以及未来将上市的车和家的增程式SUV都采用方形电池。但方形电池包成本较高,能量密度偏低,设计周期长,尺寸变更不灵活且在高能量密度体系中的安全性还需要进一步验证。

  软包电池值得重点说一下。软包电池因为采用了叠加的制造方式,所以追求的是更加纤薄的体积,在同容量密度下重量也是最轻的。软包电池我们也并不陌生,智能手机使用长了,一般会选择换个电池,拆机时可以发现,一般都采用软包电池。

  三元软包电池容量较同等尺寸规格的钢壳锂电池高10—15%、较铝壳电池高5—10%,而重量却比同等容量规格的钢壳电池和铝壳电池更轻,因此,三元软包电池在追求轻量化的电动车设计中具有一定的优势;另外三元软包电池具有一般不会爆炸的天然安全基因。

  据统计,2016年国内锂电池的产量达到53GWh,其中圆柱占比22%,软包占比36%,方形占比42%。既然软包的性能如此优异,为何还与圆柱、方形三分锂电池市场呢?

  软包虽然优点众多,但是其PACK成本较高,尺寸一致性较差,包装膜脆弱易破损等缺点,对电芯设计、PACK设计和制造工艺都有很苛刻的要求;不过,这一局面或许会被华特电动的软包电池组所打破。比如说一款高端电动跑车就采用了华特电动的软包电池,这款车就是前途K50。能够适用于高端跑车,华特电动的软包电池牛在哪里,我们一探究竟。

  首先,华特电动软包电池的标准电池箱采用模块化设计,可适合不同车型,维修便利、安装快速、随意性好,便于维护管理。华特电动标准电池箱可以组成小型电池组放置在后备厢下方,也可以做成T字形布局。

  其次,华特电动的标准电池箱达到国家防水、防尘标准(即IP67防护等级)。IPX7代表防浸型设计,符合这项标准意味着,在规定的条件下即使浸在1m水中半小时,水也不会进入内部。

  再次,华特电动的标准电池箱采用液态介质,冷暖温控,在环境温度-30~-+60℃情况下满足充放电要求。高温和严寒环境对电池来说,是最大的影响因素。冬季电池能够快速加热,才能保障低温环境下车辆“零”动力损失。

  夏季电池能够控制温度不过高,才会不自燃,保障安全。在高温环境下,能够大功率持续输出能量。高效的散热及系统管理能力,实现系统的高安全性。

  第四,华特电动的标准电池箱8年或12万公里质保服务(乘用车),系统设计寿命10年,在质保期内有质量问题一律包换的质保承诺。

  最后,华特电动还会记录电池全寿命周期状况,具有防拆设计。电池使用的时间越长,华特电动可以获得数据越多,对于电池的管理就更加成熟。

  电池包是硬件,而好的管理系统能够让电池包更智能。如今国内新能源汽车追求电池高能量密度,高能量密度就会给电池安全带来很多不稳定性。这个时候,好的管理系统则极为重要,在提供硬件的同时,华特电动还提供其独有的RESS系统。

  我们知道,电池自燃的因素无非三种。一个就是电池过热,过热过冷由地理气候决定,不可避免。在高温情况下或者说低温情况运行对电池寿命和电池本身的安全,大发体育都有很大的影响,对电池的损害也是不可逆的。

  第二,电池发生碰撞,也容易自燃。电池本身属于危险品,本身脆弱,一旦汽车发生碰撞,对电池影响很大,轻则导致变形,严重的时候甚至会爆炸着火。

  第一种情况,同样的电池箱,有的车型在寒冬续航骤减,而华特电动的RESS系统则可以对电池进行严格的恒温控制,确保电池在全路况、全天候下的可靠性和耐久性。

  华特电动RESS系统中,标准电池箱上设计了进水口、出水口及水室。比如,前途K50的电池与乘员舱的冷却共冷源,电机在运作过程中产热量较低,对于电池和乘员舱的热管理贡献意义不大,因此为单独管路。两种冷热交换方式,弱冷和强冷。

  当温度在45℃以下时,用冷凝器来降温;温度在45℃以上时,用空调泵,靠压缩机来降温。华特电动采用间接冷凝方式。先对PCC中液体进行升温或降温,然后通过管道传输给电池。

  热管理是将电池整体用绝热环境来封闭起来,做良好的保温设计,尽量少甚至不受外界环境的影响。华特电动通过SMC壳体、云母片、保温泡棉等保持绝热环境,使得热管理系统的控制更加精确,从而营造最适宜电池的工作环境,每个电池箱都是一个独立的边界。

  针对碰撞情况,得益于采用高强度SMC复合材料壳体的标准电池箱,RESS系统的电池碰撞性能测试的成绩高于国标30%,并且达到IP67的防护等级要求。此外,由于标准箱内采用粘弹性连接体系,保证了电池在震动冲击、颠簸的条件下依然可以保持较高的安全性。

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