寶能發(fā)布軟包電池CTP方案

時間:2020-09-08 09:22來源:NE時代 作者:Leon&Echo
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       新能源汽車增長乏力，最重要的原因之一就是電池成本太高，所以各個電池企業(yè)都在絞盡腦汁來降低電池成本。
 
       在整個電池pack中，電芯的成本在70%左右，而其中正極材料的成本又是大頭；除此之外，模組硬件成本是電池包里面一個成本占比較高的部分，據(jù)行業(yè)內人士測算，這個比例在15%（基于NCM 523）左右，所以2020年我們看到一些很明顯的趨勢：1、中短續(xù)航車型電池材料逐步回歸低成本磷酸鐵鋰；2、電池Pack采用大模組或無模組的方式。
 
       寧德時代和比亞迪的CTP產(chǎn)品已經(jīng)進入到應用階段，但主要是針對方形電池，在軟包電池領域，我們還沒看到更多的創(chuàng)新型方案。
 
       但是進入2020年以來，我們有一個很明顯的感受，歐洲車企步調統(tǒng)一地選擇和中國的軟包電池合作，戴姆勒入股孚能科技，億緯鋰能供應寶馬，大眾定點萬向123。不管軟包電池路線在車企的戰(zhàn)略布局里占據(jù)何等地位，我們可以肯定的是，隨著歐洲車企開啟電氣化進程和LG化學在中國市場的進一步放量，軟包電池是會有一部分增量市場的。
 
       所以，相比于方形電池，軟包電池的降本問題顯得更加緊迫了。我們很好奇的是，軟包電池的降本，是會另辟蹊徑，還是沿用方形CTP的理念？
  
       最近，我們從寶能旗下的電池公司寶創(chuàng)新能源新推出的幾篇專利中找到了答案，整體方案看起來像軟包的CTP。
 
       1.0版本的軟包CTP方案
 
       為什么說是1.0版本的軟包CTP方案呢？因為這與寧德時代的1.0 CTP方案類似，并不是直接從cell到pack。
 
       從專利來看，寶能是沿著車身寬度方向放置了多個模組，形成一個pack。這有點類似特斯拉Model 3的CTP方案，但有點不同的是，特斯拉的模組是按車身長度方案放置，寶能專利中的模組是按車身寬度方向放置的。
Tesla Model 3 pack方案與寶能電池pack方案對比
 
       這種橫向放置的模組最特別的地方在于它的長電芯，電芯的長度是整個電池包的寬度，跟比亞迪的刀片電池類似。但是，與比亞迪刀片電池不同的是，寶能電池的長電芯并不是一個單獨的長電芯，而是由多個電芯串聯(lián)而成。
 
       在串聯(lián)的時候，小電芯之間采用極耳焊接的方式進行連接，外面再用一個極耳保護殼進行保護。這種結構的最大的好處是，電芯做長之后，原先傳統(tǒng)模組六個面的端板部分要么變長要么部分省掉（主要是底部端板），還省掉了傳統(tǒng)模組中的大量busbar和部分模組附件，因此整個電池包的空間利用率提升了，重量減輕，并降低電池包的成本。
       跟比亞迪刀片電池CTP方案不同的是，寶能的電池包并不是電芯直列放置形成一個pack。
 
       寶能電池采用的軟包方案，多個電芯水平疊放后一步焊接實現(xiàn)組內串并聯(lián)，形成一個小的疊片體，最后多個長的電芯疊片體形成的一個大單元，單元外面放側板來隔開，疊片體與側板之間有緩沖泡棉，并且上下兩面都放置了絕緣板，這樣就行成了一個大模組。
       寶能電池的大模組構成
 
       那么，省掉了底部端板，怎么來保證結構強度呢？
 
       側邊的端板其實還在，側板與頂板、疊片體之間通過結構膠粘接和螺釘固定。
       除此之外，底部放置了一體式的液冷板，頂部還有防爆泄壓功能的板，與四周的邊框連接，形成一體式結構保證強度，但是這個強度究竟如何，我們后續(xù)可以關注一下成品。
 
       軟包CTP電池的熱安全怎么保障？
 
       從專利里面，我們還可以看到，寶能對每個電芯堆疊體外面都放置了冷板和導熱膠，及熱管理單元并不是針對一個大模組，而是縮小到了電芯堆疊體。
 
       傳統(tǒng)的軟包電池模組里一般是12個電芯堆疊，而寶能因為采用的串聯(lián)長電芯，每個電芯堆疊體里面只有3個電芯，這種設計相對來說熱失控安全性會更好一些。
       另外，除了底部和側面的熱管理部件，電池頂部還有防爆泄壓系統(tǒng)。
 
       電池頂部的防爆泄壓系統(tǒng)（見下圖），從上到下一共有三層，底部是絕緣膜、中間有防護板，頂部防爆膜組成，絕緣薄膜，用于電芯極柱、連接片和FPC采集片的絕緣防護，防護板用于保護電芯，頂部防爆膜通過耐高溫結構膠粘接在防護板上。
       頂板上有開孔，開孔對應電芯防爆閥，防爆泄壓系統(tǒng)只能從內部打開，當電芯發(fā)生熱失控時，氣體從電芯防爆閥泄放，高溫熔化塑料的絕緣膜，同時沖開頂部的防爆膜，以此來確保熱失控電芯安全泄壓。
 
       在泄壓口上方，寶能還留了一個滅火泄壓的通道。
       1電芯模塊；3 密封板；31滅火泄壓煙道/第一泄壓孔；32 冷卻板；33散熱板；41采集片；411檢測觸頭
 
       另外，相鄰電芯由于是各自都是用密封膠形成的密封區(qū)域，防爆泄壓系統(tǒng)又是單向設置，外部氣體無法進入，同時頂部相鄰電芯頂部的防爆膜在電芯泄壓時也不會打開，所以電芯之間更加不會相互影響。
 
       軟包CTP要面對的問題
 
       做軟包CTP的出發(fā)點應該是為了降低成本和減輕重量，并提高成組效率。但因為軟包電池本身的特性，整個電池包的強度問題也應該看一下市場檢驗的結果。
 
       另外，電芯跟電芯之間的極耳是采用焊接的方式來連接，如何保證電芯之間的穩(wěn)固和性能，也是一個的問題。同時，在生產(chǎn)過程中，該獨創(chuàng)的工藝是否有相應的設備和方案來保證大規(guī)模的生產(chǎn)？生產(chǎn)過程中的良率如何保證？
 
       作為一家全新的電池企業(yè)，寶能是否能實現(xiàn)這些技術的落地，NE時代將會進一步跟蹤和研究。除此之外，我們在寶能的專利中還發(fā)現(xiàn)了類似于寧德時代的CTC的電池設計方案，后續(xù)我們也將會進一步跟蹤和分析。
 
(責任編輯：子蕊)
文章標簽： 軟包電池 寶能 CTP方案
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