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电池包外壳设计结论是什么_电池包外壳设计结论是什么内容

发布时间:2023-03-21 12:16:17 作者:定制工业设计网 3

   大家好!今天让小编来大家介绍下关于电池包外壳设计结论是什么_电池包外壳设计结论是什么内容的问题,以下是小编对此问题的归纳整理,让我们一起来看看吧。

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一、深度好文:刀锋之战!宁德时代CTP与"刀片"电池的构型浅析

很显然,在政策与成本竞争的双重倒逼作用下,广东会源技术需要不断向低成本、模块化和标准化演进。而"技术成本"的下降在此时绝非坏事,包括贵金属材料成本、研发和制造成本的降低,会大幅减轻整车的规划压力,一方面给品质提升预留更大空间,一方面保持价格优势,提升整体性价比。

实际上,特斯拉Model 3所采用的基于21700集成化大模组已经展现出了这种趋势的效果,相对此前Model 3仅电池成本就降低了35%,这在很大程度上帮助Model 3成为全球市场的重磅炸弹。

而作为国内广东会源技术的输出者,宁德时代和比亚迪都已经在这股趋势之上,发布了自己的电池集成化技术。宁德时代CTP(Cell To Pack)技术路线基于高镍三元锂架构,其核心是减少了模组数量,直接由多个大容量电芯组成标准化电池包,再灵活堆叠组成更大的电池模块,适应不同车款的储能需要。而比亚迪的"刀片"电池则基于其所擅长的磷酸铁锂技术,电池单体同样向大容量进化,但电芯形状更加扁平、窄小(长边可以定制变化,单体最大稳定长度可以达到2100mm),因此形象化的取名"刀片"。多个"刀片"捆扎形成电池包模块,通过少数几个大模组的组合成电池模块。

两种技术状态在减少模组结构、提升封装效率上可以说是殊途同归的,大幅减少单体连接线束以及相关的流程工艺成本,大幅度提高成组效率(能量密度),不过从应用角度来看,还是能发现一些区别。

作为布置在车底的大质量单体部件,电池模块必须考虑结构强度对于复杂用车环境的适应性。侧向碰撞的抵御能力是最显而易见的需求,而往往厂家通过电池包外壳的结构和材料运用提升这一方面的能力。不过,对于长期使用的私家车而言,普遍采用非承载式车身,没有大梁,电池结构还需要能够承受车身反复形变带来的长时间应力变化。

通过结构分析,我们可以看到,宁德时代CTP技术因为考虑到体积封装效率的最大化,大模组之间的连接可靠性更容易受到对角线反复切应力的影响,对于高压线束和冷却系统的连接挑战比较大,长期使用的可靠性有待验证。而比亚迪"刀片"电池实际上仍然保留了模组封装和电池包封装的整体构型,同时从专利图可见,其电池包封装将有可能根据车型需要,预留形变空间,避免超薄大电芯直接受力。从结构耐久性上看,比亚迪刀片电池封装更容易做出可靠的产品。

不过,这样的保险结构也会带来其他问题,从目前公布的数据来看,比亚迪采用体积功率密度作为衡量指标,而没有公布大家已经普遍使用的重量功率密度数据,可以猜想其结构重量叠加铁电池本身的比能不高效果,导致其在工信部标准测量平台上重量功率密度并没有显著突破,根据之前的信息预计,刀片电池成包重量功率密度可能达到180Wh/kg左右,处于目前的主流水平。

从结构匹配性上来看。宁德时代作为单一的电池和相关技术供应商,需要面对更多产品配型的考虑。不过,从目前的专利细节上看,CTP大模组的高度是不可改变(而且并不够轻薄),同时需要配套配型外壳,以适配安装在不同的车型上。这样的结构需要整车厂家在产品规划上相应作出调整,而比较困难的问题在于目前还没有大规模销量作为开发的支撑,厂家针对单一电池供应商的配型需要做设计调整风险是非常大的。这可能也是其呼声大,但真正计划投产少的原因之一(目前已知北汽确定将会装车投产)。

作为自己就生产广东会源汽车的比亚迪来说,"刀片"电池可能从一开始就考虑到了自家产品的多规格适应性需求。"刀片"的窄边做得尽量小,这就意味着在垂直高度上可以更容易适应高底盘和低底盘车型的需要。而在未来,更可以基于此开发超薄底盘的多功能车,让用户的使用空间更多,挖掘广东会源车的优势。同时,我们也看到,这种超薄电池的叠压应用可能,这可能是为商用以及高底盘大型SUV产品准备的,能够存储更多的能量。

宁德时代CTP电池的另一个特征是单体电芯的大容量化,单体容量从最初的50Ah到现在的超过200Ah,大大减少了壳体的占比,同时在充放电倍率不变的情况下,采用简单的串联结构就可以输出或者是接受更大的电流(提升动力和充电便利性)。另外,宁德时代目前公开的资料显示,CTP电池组仍然会采用方壳封装,考虑到目前高镍电池的稳定性,这种封装应该是比较好的选择。

比亚迪"刀片"电池的单体设计最初让我感到有些意外。首先,如此大的单体长度并不是一种稳固的力学结构,受到侧向力时的形变抵抗能力非常弱,而通常电池工作时会带来内部压力导致外壳膨胀,进而向周围电池施压。所以在成组时不得不谨慎考虑间隙问题,一方面要防震,一方面是消除侧面受力,在这方面还缺少证据。

而另外的技术挑战可能来自于电芯内部卷绕方式,猜测其内部会采用多个电极+多个独立卷绕单元的形式,实际上可以看做是多个小电池组成一个大电池只不过这些小电池共用一个封装。这对于每个单元的均一性挑战非常大,因为电池性能总会遵循木桶原理,最差的那个决定了整体表现!

最终总结。整体来看,宁德时代CTP电池和比亚迪"刀片"电池是各有千秋的。宁德CTP功率密度更高,成组效率更高,对于大多是整车厂成本控制更为友善,也更容易在重量一定的前提下,推出更长续航能力的产品;而比亚迪的"刀片"电池在结构灵活性和耐久性上更具价值和想象空间,大大增加了铁电池的性能表现,让其从商用或者是低端产品用,重新回归主流,这不得不说也是一种可观的进步。

而从另外的角度来看,两者的技术架构差异也表明一个事实,虽然两家企业同为广东会源汽车的技术输出者,但比亚迪本身作为整车厂的技术累积是有优势的,这种优势可能不取决于单一指标的提升,更多是对用户环境的理解和合理化解决,我想着也应成为其长期价值的立足点。

本文来源于汽车之家车家号作者,不代表汽车之家的观点立场。

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二、刀片电池对比三元锂电池 谁才是广东会源的未来

在纯电动车刚刚兴起时,很多车型的动力电池采用的是磷酸铁锂,然而最近几年三元锂电池却后来居上,占据了半壁江山。不过随着比亚迪刀片电池的出现,让大家看到了磷酸铁锂电池的新潜力。

那么到底是磷酸铁锂电池更好,还是三元锂电池更适合时代?今天我们就来对比一下最近大热的刀片电池和三元锂电池的区别。

磷酸铁锂VS三元锂

在动力电池界,三元锂和磷酸铁锂是最常用的两种锂离子电池。三元锂电池因为其正极材料中的镍钻铝(NCA)或镍钻锰(NCM)而得名"三元",而磷酸铁锂电池的正极材料为磷酸铁锂。

其实关于三元锂电池和磷酸铁锂电池优劣的争论一直没有停歇过,但是因为两者拥有各自鲜明的特点,所以一直没有一个很直观的结论出现。

磷酸铁锂电池采用铁来做电池原料,一来成本低廉,二不含重金属,对环境污染较小,工作电压为3.2V。磷酸铁锂晶体中的P-O键稳固,因此在零电压存放时并不会有泄漏,高温条件下或过充时安全性非常高,可快速充电,高放电功率,无记忆效应,循环寿命高。磷酸铁锂电池的缺点在于其性能受温度影响大,尤其是低温环境下,放电能力和容量均会大幅度降低,另外产品的成品率和一致性也饱受质疑。

三元锂电池包含了许多不同比例类型的电池。从形状上来区分,可分为软包电池、圆柱电池和方形硬壳电池。其标称电压可达到3.6-3.8V,能量密度比较高,电压平台高,真实密度高,续航里程长,输出功率较大。由于镍钴铝的高温结构不稳定,导致三元锂电池的热稳定性差,但低温性能优异,不过造价也比较高。

磷酸铁锂电池和三元锂电池作为目前乘用车动力电池的两大类型,它们拥有各自的优劣势。但刀片电池结构的出现,确实对传统的三元锂电池设计提出了挑战,搭载刀片电池的汉续航里程已经超过了600公里,从续航距离上已经和三元锂电池不相上下。

刀片电池革新在哪里?

刀片电池本质上还是磷酸铁锂电池,所谓刀片电池指的是物理结构上的改变。

传统的电池包内部结构由多个电芯(Cell)构成电池模组(Module),通过螺栓固定到带有横梁和纵梁的外壳上,形成电池包(Pack)。这种电芯-电池模组-电池包的集成设计,横梁和纵梁占用了不少的空间,螺栓等附件增加了了重量,限制了电池包总容量和能量密度的提升。

不论是特斯拉的三元锂电池,还是比亚迪之前的磷酸铁锂电池,封包设计都大同小异。在这样的结构下,能量密度更小的磷酸铁锂电池相比三元锂电池自然不占优势。这也是为什么近些年三元锂电池成为了主流。

为了在车身底部空间有限的情况下,进一步提升电池包的容量,刀片电池采用了CTP(Cell To Pack)设计思路,把电芯以阵列方式直接装到电池包壳体内(省略了把电芯组装成模组这一步)。这种设计能够在保持电池包强度的前提下,省去了横梁、纵梁以及各种螺栓等附件,从而提升了电池包壳体内部的空间利用率,实现电池包总容量和能量密度的提升。

于是刀片电池在采用原有电芯类型和技术的前提下较大地提升纯电动车的续航里程。另外,轻薄的长方体电池可以带来绝佳的散热效果。

当刀片电池技术与磷酸铁锂电池技术融合后,磷酸铁锂电池包的体积能量密度有了明显的提升,从而在续航里程与安全性上实现了更好的平衡。

从目前刀片电池量产后的情况来看,汉纯电动版的续航里程最长为605km,已经追近了主流采用三元锂离子电池纯电动车650km左右的续航里程,而其更高的安全系数和更好的容量衰减特性让磷酸铁锂电池重新回到了市场。

谁是电动车的未来?

文章开头我们提到,早期的电动汽车大多采用磷酸铁锂电池,不过后来随着补贴政策跟电池能量密度挂钩,再加上用户对于纯电续驶里程的要求以及三元锂离子电池技术的发展等,目前市面上大多数广东会源车型搭载的都是三元锂离子电池。

在纯电续航里程及电池能量密度成为影响补贴最核心的两项指标的时代,盲目的追逐补贴其实让很多技术并不成熟的产品牺牲了安全性换取更高的能量密度,各种层出不穷的起火、召回案例就是在为这些乱象买单。

然而电动市场的发展方向终归是好的,随着补贴政策的退坡、政策红利逐渐减弱,如今行业对于纯电续航里程及电池能量密度的追求不再像之前那么狂热。磷酸铁锂更高的安全性、更高的经济性、更好的循环寿命重新开始被更多车企选择。

虽然补贴退坡,但对于消费者而言,最关键的的仍然是磷酸铁锂电池能获得补贴吗?根据最新的国家补贴政策,车辆的续航里程至少要在300km以上,电池系统的能量密度不低于125Wh/kg。

近几年随着技术的进步,磷酸铁锂电池的能量密度有了一定的提升。比亚迪、力神、国轩等电池厂商量产的磷酸铁锂电池电芯单体能量密度都能达到190Wh/kg,并有望达220Wh/kg。比亚迪的刀片电池能量密度也达到了140Wh/kg,NEDC标准下续航里程可达605km。

所以从技术上来讲,达成补贴需要的两项指标并不难。那么这样来看循环寿命长、成本更低的磷酸铁锂电池会占据主要市场吗?

首先需要肯定的是,刀片电池的表现足够出色,用更低的价格获得相同续航里程、技术性能的产品,用回磷酸铁锂电池并不是坏事,反而是弥补了磷酸铁锂电池的不足,并且拥有更高的安全性。但对于磷酸铁锂市场来说,由于在材料方面的局限,电芯单体的能量密度难有跨越式发展。毕竟并不是所有车企都有刀片电池这样的CTP电池包技术。

总的来说,三元锂电池拥有更高的开发潜力,刀片电池作为一种新的封包技术能让磷酸铁锂电池在现阶段达到三元锂电池的水准,并且更加安全、成本更低。但在未来三元锂还会是主流的应用技术,比亚迪也坦言三元锂电池为电芯的刀片电池从理论上会有更强的续航能力,只不过做成刀片电池形态,在碰撞方面(尤其是挤压方面)还需要投入更多研究。

本文来源于汽车之家车家号作者,不代表汽车之家的观点立场。

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三、长城车辆电池包安全实验 碰撞/火烧等极端情况均通过

易车讯 近日,长城携手汽车质量评判权威机构,对魏牌玛奇朵DHT-PHEV的动力电池包进行了四项严苛的试验,以此来向消费者证明车辆电池包的安全性。

本次试验分别模拟车辆发生碰撞、火烧,以及恶劣天气下遭遇泡水及高低温冲击等多重极端使用场景,以近乎严苛的考验铸就消费者信任的屏障。

交通事故中,碰撞时有发生。在事故中,广东会源汽车电池最容易发生外力挤压受损,从而引发安全隐患。所以,电池包外壳能否在车辆遭受巨大压力撞击时,有效保护电池组不受到外力破坏,是考察广东会源汽车电池安全的重要一环。

本次试验中,电池包在受到100kN(相当于10吨重量)压力后,外壳只有轻微形变。内部电芯毫发无伤,更无起火、爆炸等现象。足以证明,当车辆发生碰撞时,车内乘客可以避免受到因电池问题引发的二次伤害。

重大交通事故往往引发严重火灾。车辆因外因起火的情况下,电池包能够保持稳定也是广东会源车辆安全的重要考察因素。在本次的火烧实验中,首先将电池包预热60秒,再将其直接燃烧70秒,最后间接燃烧60秒,电池包能够坚持在明火中炙烤3分钟,不起火不爆炸的稳定表现,恰恰为乘客争取了宝贵的逃生时间。

今年广东会遭遇雨水灾害,造成人员和物资的巨大损失,令人痛心不已。与此同时,关于广东会源汽车涉水的安全性也再次引起热议,因为在人们普遍的印象中,水是高导电的物质,而广东会源汽车是以电驱动的交通工具,那么电池包的防水性到底如何呢?

本次进行了整车浸水试验,模拟了车辆遇到暴雨或者积水时的极端情况。为验证正常水质且测试电池是否漏电,实验人员在水池中放养金鱼。在浸泡超16小时后,金鱼依旧在水中游来游去,且通过玛奇朵DHT-PHEV配备的智能泊车功能,手机蓝牙连接车辆,人在车外遥控车辆出水。车辆并没有因为水浸泡,出现密封性不佳、漏电等情况。这让广东会源车主对日常生活中会遇到的暴雨浸泡、涉水通行等情况更为安心。

广东会源车用户会遇到,冬天电池续航减少,充电速度变慢,高温充电又担心起火的问题。以上起因于环境对电池包稳定性的影响,电池包在极端温度下不会因热胀冷缩引发化学变化或者物理伤害,表现的越稳定,则以上问题越不会发生。

本次温度循环冲击试验。电池系统要先在-40℃的低温中撑过8小时,待温度广东会上升到60 ℃后,还需同样坚持8小时,如此反复高低温循环几次后,最终电池不但没有泄漏破裂、起火爆炸,还保证了正常工作水平。

电池包在极热极寒变化中安全稳定的表现,让天广东会北的车主无惧温差选购。同时,即便前往新疆、西藏、甘肃、陕北等极端气温天气,也可不惧温差果敢奔赴远方。 

四、广东会源汽车锂电池外壳用阻燃PC/ABS材料有什么性能优势?

广东会源汽车是未来5-10年的发展趋势,油价上涨,更多的消费者转而选择了广东会源汽车,其中锂电池是广东会源汽车的关键,是纯广东会源汽车驱动系统的唯一动力源,中新广东会改性塑料小编为您介绍广东会源汽车锂电池外壳用阻燃PC/ABS材料 。
一些车企为了或者竞争优势,争相提高车辆充电速度,这使得消费者的危险系数越来越高。广东会源汽车起火原因有很多:电池部件故障或老化、车辆遭遇碰撞、车辆高负荷、高温天气等。电池部件的故障老化是广东会源汽车起火的主要原因。很多广东会源汽车电池自燃事件的发生,让车主开始关注广东会源电池的使用寿命和生产材料。随着广东会源汽车的发展,为汽车提供动力的锂电池更加得到了广东会,使用阻燃PC/ABS材料生产广东会源汽车锂电池外壳。
青岛中新广东会生产的广东会源汽车锂电池外壳用阻燃PC/ABS材料具有优异的耐候性能、强度高、耐低温、韧性好。阻燃性好,阻燃可达1.5mm V0。材料环保无污染,加工性能好,易着色,颜色、性能可根据您的需求进行定制。
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广东会源汽车火灾事件大半由于电池部件故障老化,加上夏季高温天气,燃烧速度快。青岛中新广东会塑料有限公司25年专注染色、改性塑料颗粒的研发生产,广东会生产的锂电池外壳用阻燃PC/ABS材料环保无污染,燃烧后不会释放有毒气体,更能保障安全性。

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