在軟包電池的迭代上,過往LG能源兩次的召回帶來的影響特別大,尤其是在全球?qū)隕VS-GTR的要求,都有5分鐘預(yù)警的要求。對于電池?zé)崾Э?,目前圓柱電池和方殼電池都是朝著No Propogation(NP)的目標(biāo)來做的,因此我們看到目前全球的方案主要分為幾類:
●軟刀:這個(gè)其實(shí)類似比亞迪那種,多個(gè)電芯串聯(lián)轉(zhuǎn)入殼體。這個(gè)其實(shí)也有變種,類似做一個(gè)非金屬的殼體支架,來做這種成組設(shè)計(jì)。
●短刀和長刀:給電芯裹上絕緣膜以后裝入方殼電池,然后按照雙端出的辦法來做。
●大模組或者M(jìn)odule In Pack的概念:把水冷板集成到模組里面,做2-4個(gè)超大模組,這樣也能實(shí)現(xiàn)比較高的成組率。
●SPS:這次孚能發(fā)布的設(shè)計(jì),我們重點(diǎn)來看下。
我是覺得下一步全球做電池方案,短刀和長刀方案成為主流的設(shè)計(jì),孚能這個(gè)到底行不行我們仔細(xì)來看看。
▲圖1.全球的方案
Part 1、成組方案
這個(gè)全新動(dòng)力電池解決方案叫SPS(Super Pouch Solution),大軟包電芯、大軟包電池系統(tǒng)、大軟包電池制造,我覺得這三個(gè)能串起來,回收這個(gè)我是沒看到串起來的特性。
▲圖2.大軟包電芯、系統(tǒng)和制造三個(gè)環(huán)節(jié)
這個(gè)設(shè)計(jì)原理,有點(diǎn)像上汽的魔方電池,由于大軟包電芯比較薄,所以臥式布置設(shè)計(jì)的孚能科技SPS,這里確實(shí)更容易調(diào)配一些。按照孚能的說法,可以使電池系統(tǒng)部件減少50%,材料成本降低33%,提升體積利用率到75%。
▲圖3.設(shè)計(jì)特性
這種設(shè)計(jì),是給軟包電芯做個(gè)殼體,然后讓他們堆疊在一起。高效液冷板和導(dǎo)熱片的復(fù)合使用給大軟包電芯提供了“雙面液冷,三面?zhèn)鳠?rdquo;的高效熱交換,電池系統(tǒng)的散熱效率提升4倍。這個(gè)和之前AESC的差異,最主要是說,大軟包電芯形成6面防護(hù),配以高效排氣通道的設(shè)計(jì)和熱交換能力,SPS大軟包電池系統(tǒng)配置8系或更高鎳含量的電芯,單體電芯的熱失控不擴(kuò)散(NO TP),這個(gè)我理解是一顆掛了以后,一個(gè)堆疊的模組燒起來,但是整體不燒,和魔方電池是一摸一樣的。
▲圖4.軟包大模組的設(shè)計(jì)
▲圖5.熱失控下電芯的特點(diǎn)
Part 2、電芯和成組的兼容性
在這里,電芯的設(shè)計(jì)改變主要是通過全極耳、多極耳大軟包動(dòng)力電芯,因此可以通過Tab的輸出來做一些特殊的處理,在Tab這邊降低一些鏈接阻抗。電芯的設(shè)計(jì)方向:
●一種是具備從2.4C到5C甚至更高的充放電倍率(2.4C、3C和4C三種倍率快充電芯,對應(yīng)帶電量150kWh、100kWh和75kWh)。
●另一種是應(yīng)用半固態(tài)電解質(zhì),降低液態(tài)電解液的用量,提升電芯的本征安全,做高能量密度電芯。
所以這種做法,是在以上的NP設(shè)計(jì)中,去對材料體系的高度兼容,覆蓋高鎳三元到低鎳富鋰錳、磷酸錳鐵鋰、鈉離子等材料體系。
鈉離子電池、磷酸鐵鋰、磷酸錳鐵鋰等計(jì)劃在2023年推出第一代產(chǎn)品,目標(biāo)是到2030年將鈉離子220Wh/kg,磷酸鐵鋰和磷酸錳鐵鋰的能量密度形成從200Wh/kg到240Wh/kg的產(chǎn)品覆蓋。
低鎳方面,在2024年推出250Wh/kg的低鎳富錳體系產(chǎn)品, 2030年290Wh/kg。
備注:這里能把高鎳做好了就挺好的。
▲圖6.不同的兼容性,基本和CATL的路線圖差異不大
當(dāng)然半固態(tài)大軟包電芯直接集成于系統(tǒng)底盤,這種方式我是沒看懂,不過我的理解就是一個(gè)個(gè)塊堆起來,整個(gè)方式是不變的。
反正好處是換電芯和換堆疊高度(調(diào)節(jié)臥式布置的大軟包電芯厚度,靈活調(diào)節(jié)電池系統(tǒng)的底盤高度),來兼容SUV和轎車(85mm到145mm)。這個(gè)在方殼設(shè)計(jì)的魔方電池上面,也做過嘗試,但是方殼兼容來做不同厚度就是不同電芯,疊片會(huì)更容易點(diǎn)。
▲圖7.設(shè)計(jì)出不同的彈性
小結(jié):
我覺得之前LG給GM的跑車做的堆疊方式,其實(shí)和這個(gè)有點(diǎn)類似,缺點(diǎn)是能量密度沒做太高,可能隔熱的材料加的少,主要是需要用比較性價(jià)比高的材料做隔熱填充,并且通過外部的水冷系統(tǒng)持續(xù)散熱,可能能做到NP吧。