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    • Part 1、 麒麟电池的设计
    • Part 2、安全方面
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极氪009的大电池:宁德时代高镍三元设计分析

11/12 10:16 作者:朱玉龙
阅读需 5 分钟
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宁德时代的麒麟电池确实如期而至,配合极氪汽车的纯电中大型MPV极氪009上市。我觉得这里很有意思的地方在于:

低配版本:116kWh 702km

高配版本:140kWh 822km

这个容量和亲儿子阿维塔的90-116kWh相比,又上升了一个台阶。这款电池采用了高镍加硅高比能电芯,电池包集成度非常高。这里的本质差异还是,此前宁王使用三元电池CTP技术的产品,并没有采用高镍配方,而基本采用的是中镍高电压电池。

▲图1.宁王过去主导的大能量的电池设计路径

Part 1、 麒麟电池的设计

极氪009ME版以140度电,使得MPV达到了822公里的纯电续航,这也是在宁德时代发布了第三代CTP(cell to pack)电池——麒麟电池的基础上。极氪009ME版搭载的电池在电芯材料创新方面,也确实是高调宣传电芯正极采用了高镍三元材料,并且在负极上采用了硅基负极。硅基负极材料在嵌锂过程中,存在体积膨胀严重、材料导电性差、首次库伦效应低和循环性能等问题,材料需要纳米化、碳包覆等改性处理,制作工艺复杂,目前实际的使用比较少,这一次也是把电池容量拉到最高。

从目前的设计来看,从阿维塔的CTP2.0进化到CTP3.0的主要差异就是,麒麟电池将横纵梁、水冷板与隔热垫合三为一,集成为多功能弹性夹层,将电芯通过水冷板捆绑做成一组能量结构块。而主要的差异是:

面向能量密度:这个是基于400/800V系统,目前极氪对这个没太多宣传,因此电池更偏重于116kWh和140kWh两个能量的需求。

面向快充速度:这个明确是往800V来走,做快充。这个设计目前还没有正式看到。

图2.偏向容量和偏向快充的不同进化分支

 

目前发布的电池高能量密度所带来的长续航,在电池的快充上,极氪009的麒麟电池使用了快离子环、超电子网和超导电解液,并提高了散热能力,从而克服了以往电池快充的瓶颈。据刘畅延介绍,麒麟电池全球首创的电芯大面冷却技术,将传统设在底部的水冷功能件置于电芯之间,使换热面积扩大四倍,将电芯控温时间缩短至原来的一半,从10% SOC充到80%只要28分钟。如果按照按照这个速度估算,大概在2C左右的快充速度。

图3.目前快充速度对比

 

Part 2、安全方面

目前这款麒麟电池设计特殊的地方,就是依靠电芯大面冷却技术,在极端情况时,可实现电芯急速降温,有效阻隔电芯间的异常热量传导。极氪009麒麟版配备了宁德时代最新的NP 2.0技术,首创了烟气与高压主动隔离设计,彻底消除了高温烟气可能引发的高压拉弧打火隐患。也就是说目前存在多种NP技术:

NP1:这是我们看到的经典的设计,这个已经有很多的解析了。

NP2:就是看到这一代,电连接往上,底部的排放往下。

NP3:这种设计已经考虑空间结构优化,电芯排列采用倒立排列,让多个模块共用底部空间,将结构防护、高压连接、热失控排气等功能进行智能分布,效果怎么样我们还不知道。

图4.不同的NP设计

 

在目前的底部设计中,通过颠簸道路或者遇到突现障碍物时,可能存在电池磕碰的实际用车场景,采用高强度型材搭配钣金钢材,降低电池底部磕碰的风险。所以我们目前看到有几种设计:

铝壳体:用水冷板集成在壳体里面,MEB这种路线,好处是底部空间很大,坏处是需要用很多的导热胶。

铝壳钢底护板:用铝壳体来做设计,底部加一个钢板。

变种:在这里我们看到有企业开始加入弹性材料,来吸收形变。

钢壳:这是通用奥特能的做法,我现在比较欣赏这种比较简单明了的方法。

图5.防护的设计方法

 

小结:我觉得这个电池包我很期待,据说这款本来是给NIO备份用的,等NIO的半固态的效果来观察吧。

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