CTP vs 刀片 vs 蜂窝,三种电池技术PK谁会胜出?

        这么多年来,电池产业发展的一大特点就是技术迭代非常快。最初,宁德时代推出CTP技术,紧接着比亚迪的刀片电池喊得震天响,如今江淮汽车又有了蜂窝电池。三种电池技术都是运用层面的革新与创新。

        宁德时代推出的CTP技术(CELLTOPACK,无模组技术)对原有的电池组装进行了革新,比亚迪的刀片电池采用的也是一种无模组技术。江淮汽车的蜂窝电池按照六边形排列,并且采用NCA(镍钴铝)电芯,安全性提升一个数量级。

        那么假如三种电子技术都将进行市场PK,谁会胜出?  

CTP技术先发优势

        宁德时代CTP项目组负责人告诉《我国汽车报》记者,采用无模组技术后,电池包体积利用率提高了15%~20%,电池包零部件数量减少了40%,生产效率提升了50%,将大幅降低动力锂离子电池的制造成本。

        优点不止于此,提高电池包的体积利用率无疑将增大车辆内部空间容量,让驾乘人员不再感到局促;减少了中间环节,生产效率也会大幅提升。一般来说,动力锂离子电池的生产过程中,每道工序都设有检测关口,以往的生产方式是电芯通过一定框架构成模组,模组必须进行下线检测,然后进行存储、转运。假如电池包与模组不在同一厂区,生产电池包之前,生产车间对外来的模组必须再次进行进货检验、上线检验。去掉模组之后,生产效率会大幅提高。 

        最重要的是,采用无模组技术之后,电池包的系统能量密度有了较大提升。该负责人告诉记者,无模组电池包能量密度较传统电池包提升了10%~15%,传统电池包能量密度平均为180Wh/kg,而无模组电池包能量密度可达到200Wh/kg以上。  

        尽管无模组动力锂离子电池优点很多,但行业内也有技术安全的担心。不过,该负责人告诉记者,不必担心安全问题,且无模组技术的应用还会降低安全风险。他解释说,以往的电动汽车自燃事件中,起火原因多在于动力锂离子电池的热失控,而热失控的原因则在于动力锂离子电池在充放电过程中出现的热量无法及时疏散出去。无模组技术因为减少了电池包中零部件的使用量,可以给电池包腾出更多的空间,电池的散热通道也就更加顺畅。 

        但是,在以往发生的多起电动汽车起火事件中,也有些是因为电动汽车行驶过程中出现的震动导致电池接触部位磨损最终酿成的。模组在电池包中起着固定单体电池的用途,去掉模组之后单体电池的固定能否保障?上述负责人告诉《我国汽车报》记者,在传统电池包中,通常使用螺栓固定模组,每个电池包有成百上千个螺栓,任何一个螺栓没有固定好,都可能带来安全隐患。无模组技术采用的则是其他方式,比如新型结构胶水、限位框架等。胶水具有一定的吸收震动能力,可以相对减缓车辆行驶震动带来的影响。

        另外,防水等级较差也导致了我国多起电动汽车起火事件的发生,采用无模组技术后,防水等级能否保障?该负责人告诉《我国汽车报》记者,传统电池包上原有的绝缘、防水、防热扩散、加热冷却等功能在无模组电池包上都没有减少,反而做了优化,安全性能得到进一步提高。 

刀片电池的声音很高

        比亚迪刀片电池的电芯材料是磷酸铁锂。最近一段时间磷酸铁锂很火,比亚迪在公布会上用视频告诉大家,磷酸铁锂的安全性多么好。安全性是吸引大家关注的一方面,补贴退坡也是重要原因之一。

        “刀片电池”技术PACK体积能量密度超过330Wh/L,较原有电池系统可提升30%以上,通过节省物料、人工费用等,电池包成本有望降低30%。由于“刀片电池”比传统方形电池更薄,因此散热效果更好。

        梳理历年补贴政策可以看到,最低的续驶里程门槛是150公里,后来提高到了250公里,最近一次的补贴政策调整,更突出了长续驶里程车型的优势,续驶里程在250公里到400公里之间的纯电动新能源乘用车,可享受补贴1.8万元;续驶里程400公里以上的纯电动新能源乘用车,可享受补贴2.5万元。

        按照一辆车搭载60度电计算,磷酸铁锂与三元锂离子电池的成本差约为1.8万元,续驶里程为250公里到400公里之间的补贴为1.8万元,补贴已经抹平了两者之间的成本差距,超过400公里安装三元电池获得的补贴更多,成本差额出现倒挂。在利益的驱动下,整车公司纷纷选择三元锂离子电池。

        我国市场学会营销专家委员会秘书长、北京大学经济学院副教授薛旭告诉记者,大多数消费者对价格比较敏感,尤其是中低端车型消费者更敏感。我国新能源汽车大多数集中于中低端,价格低是一项有力的竞争武器。

蜂窝电池降低起火概率一个数量级

        “蜂窝电池采用了蜂巢结构的仿生设计,通过外延包覆的UE技术(UnitizedEncapsulation),实现单元化封装。”江淮华霆动力有限公司董事周鹏说,”UE技术可以降低电池系统内的热扩散,并且保持电池系统恒温,降低季节性温差对电池续驶里程的影响。”

        蜂窝电池的电芯按照六边形排列,电芯之间注满导热胶,这保证了电芯的散热速度。导热胶与电芯100%接触将加快电芯的散热速度。电芯的电化学反应不可防止带来热量散发,导热胶快速把热量传递出来,确保电池包内部的温差≤3℃。

        蜂窝电池的六边形结构具有较高的稳固性,蜜蜂的蜂巢就是大自然的案例,在工程建设中也大量采用六边形结构。江淮汽车的蜂窝电池也采用六边形结构。周鹏告诉记者,六边形结构可以吸引一定的碰撞和挤压能量,即便遭遇较大的外力碰撞挤压也不易出现大面积的坍塌。

        蜂窝电池的电芯之间注满导热胶,从而做到电池单体之间电隔离和热隔离。假如有一颗电芯失效,它不会波及到周边,因此不会引起连锁反应。这项技术切断了坏电芯向周围扩散的通路,从而确保电池包的安全。

        据介绍,江淮汽车蜂窝电池采用力神的21700NCA电池,这款电池采用双防爆阀设计,容量为1C-4.8Ah(0.2C-5Ah),单体能量密度为245wh/kg。从能量密度来看,蜂窝电池的能量密度符合主流趋势,并且处于中上游水平。

        蜂窝电池还有一个关键是电芯采用双防爆阀。以往的圆柱电池都只有一个防爆阀位于电芯的顶端。电芯内部一旦发生热失控,反应非常剧烈,只有一端设计了阀,意味着气体只能从一个方向涌出。采用双防爆阀设计,分流涌出的气体,降低剧烈程度。

        为何采用NCA(镍钴铝)呢?周鹏告诉记者,相比于NCM(镍钴锰)电池,NCA电池的安全性和稳定性更好,但技术难度也更大。这种难度涵盖材料技术、电池设计和加工技术。松下供应特斯拉的电池就是NCA,尽管特斯拉有起火事故,相比于国内的电动汽车起火事故比例明显低不少。

        蜂窝电池已经过了多项严格测试。从底部直接用汽油加热,持续加热130秒;直接用火焰接触电池包,持续燃烧130秒。在这些极端测试中,蜂窝电池都经受住了考验。

        车辆行驶中的碰撞是导致起火的原因之一,电池包受到挤压后,电池液泄漏迅速燃烧。江淮汽车的实验人员对电池包进行了最大挤压力200KN的挤压,这相当于用20吨的挤压力对电池系统进行挤压,以及加速度25G的冲击试验。蜂窝电池的表现都还不错。另外,江淮汽车还进行了振动实验。

        周鹏进一步强调,蜂窝电池的最大特点就是提升安全,预计可以将电池失效导致的车辆起火概率降低一个数量级,比如,以往1万辆电动汽车有可能发生一起热失控,运用蜂窝电池技术之后将变成10万辆才发生一起。  

        三种电池技术各有特点,分别被不同的公司采用,PK的结果会如何?市场会给出答案。

source:http://www.juda.cn/news/134467.html

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