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如何看待宁德时代的麒麟电池?
麒麟电池| 宁德时代 文章来源自:高工锂电网
2022-06-23 09:23:13 阅读:25073
摘要麒麟电池,把电池的宽度做长,按照目前来看电池宽度大约在1.1米有效布置距离,电芯的宽度折算下来为183mm左右。

前几日宁德时代的吴凯总,在2022世界动力电池大会上确认宁德时代即将发布CTP3.0电池(麒麟电池),这个被屡次提到的产品,即将成为落地的产品。我想探讨下这个产品的设计和怎么做到极速、无损和安全等特点,这个设计和4680、刀片和魔方电池的关系,也需要比对一下。

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▲图1.麒麟电池的示意图

Part 1 麒麟电池的设计

这个基本的情况介绍过了:

方壳平台电芯模块,兼容LFP和NCM,其实和后续锰系的M3P也是兼容的,成组率高,如果300Wh/kg的电芯做到250Wh/kg,成组率为83.3%,实际电芯可能做到个285-290Wh/kg的样子,意味着成组率实际是87.7%左右。 

从目前发布的信息来看,麒麟电池是使用平板化的托盘,去除箱体上的纵梁或横梁,采用低膨胀的电芯,配合电芯本体来实现结构上的需求。

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▲图2.麒麟电池给出的数据图是10列,120个电池

按照目前的示意图,给出的是10列120个电池的设计,在两块电芯的中间加水冷钣,使相邻两块电芯的热传导降低,不会出现热失控。这种设计有点类似4680的排布方式,我们把它放在一起就能很清楚的展示出来两者的设计共通性。

由于4680采用的是空气间隙,方壳电池在侧边可能也需要用气凝胶进行隔离,但是由于大面直接和水冷板接触,在开启热管理以后,可以承受更多的热量。在高镍掺硅体系下,整个设计的效果如何可能需要等到落地以后才能看得到,比较期待。

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▲图3.4680电池和方壳电池的比较

在热失控考虑中,麒麟电池也是和魔方一样,可以最多牺牲两颗电芯,侧边隔热是比较成熟的方案了。

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▲图4.热失控的考虑

而且同时可以考虑400V和800V,800V的情况下电池厚度缩减一半,设计相似可满足高压快充,4C充电不是难事,明年即可在市场上看到。但是这个我们估算下,如果考虑800V设计,这个列数大概要增加到18列,也就是按照下表所示,也就是要把电芯变薄,水冷板多加一些。并且在4C下,可能要在底部继续保持水冷板的设计,才能有效降低散热。

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▲表1.电芯数量和电池电压估算

从寿命角度来看,由于电池之间没有直接接触,可极大提高电池寿命,水冷钣具有缓冲作用。这个其实在魔方电池里面有过尝试,两颗电池通过下面的底板和上面的盖板压住,只要考虑生命周期膨胀8%。在麒麟电池里面,电池也是类似这样的考虑,由水冷板来做隔断。

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▲图5.对比寿命的设计考虑

当然,从成租效率来看,四是比能量高,麒麟电池可提高利用空间,磷酸铁锂系统能量密度160wh/kg,三元高镍可达250wh/kg,较4680电池多装13%的电量。我其实觉得目前麒麟电池这么设计,有点把刀片电池切成6段,然后通过粘胶的方式和水冷板粘在一起,通过这种电池做成“带鱼”一样的结构,实现电池包的强度。

由于目前国内的短刀、长刀普遍取消了梁,两种刀是采用自身的长壳体粘住的效果。而麒麟电池,把电池的宽度做长,按照目前来看电池宽度大约在1.1米有效布置距离,电芯的宽度折算下来为183mm左右。

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▲图6.麒麟电池和刀片电池的对比

Part 2 宁德时代的设计迭代

宁德时代第三代CTP 回顾下:

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▲图7.设计迭代

● 第0.5代CTP的原型 :这个在北汽上第一个首发,好像没有很好的效果。

● 第1代CTP(乘用车) 借鉴大巴上的解决方案,有点类似定制大模组的意思(颠覆VDA355模组),在原有的模组结构上重组大小,然后去掉模组的侧板,用绑带来替代,这样可以减轻重量,提高成组率。 

● 第2代CTP 优化掉模组的两个端板(起到加压的作用),利用电池箱体上的纵横梁来代替端板,最大程度使用现有结构设计并且不去破坏电池壳体的强度。 

● 第3代CTP也就是麒麟电池。

小结:在全球的电池企业中,宁德时代拥有最多的工程师和电芯工程师,那么多客户有利有弊,好处就是每个客户的设计,很多共通的地方可以有效的转移做更好的方案,当然这里最大的特点还是要抓大放小。

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