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宁德时代的真麒麟电池

2022/06/24
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昨天真是不讲武德了,宁德时代发布了“真”麒麟电池,在整体参数描述差异不大的电池基础上,我们看到蝙蝠倒立电池的出现。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、CTP1.0、CTP2.0所有

  • 躺倒的电池

设计方上汽魔方+宁德时代

  • 倒立的电池

CTP3.0真麒麟电池

其中真麒麟电池原本不是计划来做CTC的么,咋现在出来取代原来百人会上背景图站立的CTP3.0平台化模块的示意图呢。顺着我拿到的资料来做一些梳理,这个电池系统有哪些特点吧。

▲图1.真假CTP3.0麒麟电池

Part 1设计的思路

首先这个第三代CTP真麒麟电池,体积利用率突破72%,能量密度可达255Wh/kg, 1000公里续航。这个数据先不说。

  • 水冷板

▲图2.水冷结构

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。在夹层内搭建微米桥连接装置,灵活配合电芯呼吸进行自由伸缩,提升电芯全生命周期可靠性。而电芯与多功能弹性夹层组成的一体化能量单元,在垂直于行车方向上构建更稳固的受力结构,提高了电池包抗振动、冲击能力。 

我的疑问是,是不是高镍电池和铁锂电池都是同样的设计,假定麒麟电池的LFP版本也这么设计,这个铁锂配合的密集水冷板是否有必要?

▲图3.虚假和真实的水冷设计

如果按照6*34=204个电芯计算,按照三元高镍+硅碳的3.62V左右的设计,系统电压为738V,这个水冷板的数量有点多。

▲图4.34块水冷板的使用

  • Z向空间结构的重塑

这里的设计,最大的差异化和变量在Z向。为了要找到Z向的利用办法,由于Z向的高度需要分解为:托盘厚度、底面水冷板、电芯高度、电芯极耳、CCS(Busbar)、空气间隙(烟道)和顶盖,所以这里提高传统方壳电芯的有效体积布置,就是在Z向高度做文章。体积利用率突破72%,最重要的突破的6%就是把电池倒过来放。

通过倒置让电池像蝙蝠一样倒立,实现了底部空间共享方案,将结构防护、高压连接、热失控排气等功能模块进行智能分布,释放了6%的能量空间。能满足底部球击等国标电池安全测试要求。 

我这里比较好奇的地方,就是在电芯热失控开阀的过程中,如果考虑能把高温熔渣和烟气尽快释放出去,因为下面的空间一被压缩,这里烟气怎么走?

▲图5.底部空间

由于传统方壳电池设计的需要给CCS,电芯Venting留出来空间,因此这里Z向高度的损失就影响很大。

▲图5.Z向空间的使用考虑

这倒立的电池,本是用来做CTC的考虑,可以让上部的电池可以承压,把上盖取消掉。

▲图7.真实的麒麟电池是蝙蝠侠

  • 水冷板的散热考虑

在快充设计上,这里让电芯同时享受两块大面冷却,将水冷功能置于电芯之间,电芯控温时间缩短至原来的一半,支持5分钟快速热启动及10分钟快充。在电芯热失控的情况,电芯可急速降温,有效阻隔电芯间的异常热量传导。但是这里,由于这么多散热板,外部需要配置的水泵是不是需要如何处理,外部的检测机制是需要配合电芯开阀以后,立马对水泵进行操作。

▲图8.电池的散热考虑

Part 2、麒麟电池的个人看法

我现在判断(当然这个也是宁王说啥就是啥,官图都能做概念电池,我能说啥)。

  • LFP不需要这么多的水冷板,也即是这个34水冷板的设计,主要是为了高镍为了255Wh/kg来做,由于电芯的高度可能进一步提升到102mm以上,所以这个转化率主要通过倒置实现的。
  • LFP的具体成组率,怎么提高,也是分利用Z向高度的6%?我们估算下,假定120mm的6%大概是7.2mm,这个和取消地板的效果比较相似。所以这个在海豹的车上能放多少电,我比较好奇。现在竞争的重点在于,一台同样大小的电池包里面,宁德的麒麟和比亚迪的长刀,包括后续的蜂巢能源的短刀,三家各自能放进去多少电。

小结:

我个人的想法不重要,到底麒麟、4680和刀片们的热战打到什么程度,我觉得需要隔岸观火。做电池公司太卷了,大家悠着点。

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宁德时代新能源科技股份有限公司是全球领先的锂离子电池研发制造公司,公司专注于新能源汽车动力电池系统、储能系统的研发、生产和销售,致力于为全球新能源应用提供一流解决方案。

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笔者 朱玉龙,一名汽车行业的工程师,2008年入行,做的是让人看不透的新能源汽车行业。我学的是测试和电路,从汽车电子硬件开始起步,现在在做子系统和产品方面的工作。汽车产业虽然已经被人视为夕阳产业,不过我相信未来衣食住行中的行,汽车仍是实现个人自由的不二工具,愿在汽车电子电气的工程方面耕耘和努力,更愿与同行和感兴趣的朋友分享见解。