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動(dòng)力鋰離子電池?zé)o模組技術(shù)到底可不可以成為主流?

時(shí)間:2022-02-24 16:19:12來(lái)源:

導(dǎo)語(yǔ):?模組有什么用?

  既然說(shuō)是取消模組筆直集成到電池組,那么就要弄清楚模組的用途。

  所謂模組,就是將部分相關(guān)零部件構(gòu)成一個(gè)模塊,也可以理解為一個(gè)零部件集合、總成的概念。例如傳統(tǒng)車(chē)輛的前端散熱器模塊,電子行業(yè)也會(huì)有功能集成模塊叫做模組。在電池組這一范疇,將若干電芯、導(dǎo)電排、采樣單元及一些必要的結(jié)構(gòu)支撐部件集成在一起構(gòu)成一個(gè)模塊,也叫模組。

  三元?jiǎng)恿︿囯x子電池模組

  早期部分動(dòng)力鋰離子電池組采用圓柱電芯,例如特斯拉采用7000多個(gè)電芯,倘若筆直組裝到電池箱體內(nèi)部,其裝配復(fù)雜程度會(huì)大大新增,加工效率也會(huì)非常低,因此將部分電芯進(jìn)行預(yù)先集成績(jī)變得十分緊要。這也是電池模組出現(xiàn)的緊要原由之一。

  模組的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于,模塊化設(shè)計(jì)后便于售后維修,可以實(shí)現(xiàn)單個(gè)模塊或模組的更換。

  正如硬幣的兩面,模組的使用也不得不新增部分額外的零部件,并且模組數(shù)量越多,附加零部件就會(huì)越多。這些額外新增的零部件都會(huì)導(dǎo)致電池組的成本、重量上升。

  與此類(lèi)似的是特斯拉。最初特斯拉采用10多個(gè)模組,如今在Model3上面僅用了4個(gè)大尺寸模組,大大減少了冗余部件。此外,大容量方形鋁殼電芯的使用,電芯技術(shù)革新、加工一致性提高也為去模組供應(yīng)了機(jī)遇。

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  CTP降本、提密度優(yōu)點(diǎn)分明

  取消模組究竟能出現(xiàn)如何的效果?

  寧德時(shí)代的數(shù)據(jù)顯示,CTP電池組體積利用率提高了15%-20%,電池組零部件數(shù)量減少40%,加工效率提升了50%,電池組能量密度提升了10%-15%,可達(dá)到200Wh/kg以上,大幅降低動(dòng)力鋰離子電池的制造成本。

  蜂巢的數(shù)據(jù)是,與傳統(tǒng)590模組相比,CTP第一代減少24%的零部件,第二代成組效率提升5-10%,空間利用率提升5%,零部件數(shù)量再減少22%。

  僅從兩組宣傳數(shù)據(jù),很難看出兩者技術(shù)的優(yōu)劣,但兩家CTP在減少零部件、提升能量密度方面,實(shí)在表現(xiàn)不錯(cuò)。

  無(wú)模組的另一優(yōu)點(diǎn)在于,產(chǎn)品加工流程的簡(jiǎn)化。蜂巢能源相關(guān)人向《電動(dòng)汽車(chē)觀察家》解析說(shuō),傳統(tǒng)技術(shù)是電芯通過(guò)一定框架結(jié)構(gòu)構(gòu)成模組,模組要進(jìn)行下線測(cè)試,然后進(jìn)行存儲(chǔ),轉(zhuǎn)運(yùn)。倘若PACK與模組不在同一廠區(qū),還要額外的存儲(chǔ),進(jìn)貨檢驗(yàn),上線檢驗(yàn)等流程。這些工序過(guò)程都要投入人力、設(shè)備、場(chǎng)地等資源。

  采用無(wú)模組辦法可以有效縮短產(chǎn)線、減少過(guò)程浪費(fèi),電芯在線堆疊在線測(cè)試,筆直放入電池箱體,大大減少流轉(zhuǎn)過(guò)程,同時(shí)減少了傳統(tǒng)模組的邊框焊接工藝過(guò)程。這其中,單是焊接設(shè)備就要數(shù)百萬(wàn)元。

  業(yè)內(nèi)人士的幾點(diǎn)疑慮

  在很多業(yè)內(nèi)人士看來(lái),CTP并非新技術(shù),往日多用于磷酸鐵鋰及客車(chē)范疇,由于客車(chē)電池排布空間大,磷酸鐵鋰離子電池的穩(wěn)定性較強(qiáng),使用頗為廣泛。

  但與客車(chē)+磷酸鐵鋰的組合完全不同,此次CTP技術(shù)大多會(huì)使用在乘用車(chē)范疇,大概率是三元電池。例如寧德時(shí)代與北汽新能源合作,就是采用的三元電池。正因如此,一些業(yè)內(nèi)人士對(duì)這一技術(shù)也提出了幾點(diǎn)疑慮。

  ○三元電池?zé)岱€(wěn)定性較差,要怎么樣提高安全性?

  在某電池系統(tǒng)加工公司相關(guān)負(fù)責(zé)人馬先生看來(lái),傳統(tǒng)電池組中,模組間存在一定距離,可以用作散熱。模組本身也有隔熱設(shè)計(jì),對(duì)單體熱失控出現(xiàn)的熱流、氣流,以及噴射的導(dǎo)電物質(zhì)采取了針對(duì)性的措施,對(duì)熱失控傳播有一定的抑制用途。CTP變成一個(gè)大模組,這部分空間預(yù)留會(huì)不會(huì)不夠?

  蜂巢相關(guān)技術(shù)人員看來(lái),散熱、隔熱好正是CTP的優(yōu)點(diǎn)所在。早期模組采用磷酸鐵鋰電芯構(gòu)成VDA規(guī)格長(zhǎng)度355mm的模組,由于其穩(wěn)定性較高,并未考慮預(yù)留足夠隔熱間隙;后期類(lèi)似大眾MEb規(guī)格長(zhǎng)度590mm的模組,則受限于規(guī)格影響,電芯間的隔熱緩沖材料選擇就受到限制,只能尋求一些小尺寸高性能的材料,為了滿(mǎn)足安全就得相對(duì)付出高昂的成本。

  該技術(shù)人員補(bǔ)充道:相對(duì)而言,CTP因?yàn)闇p少一些零部件可以帶來(lái)更多的空間,且其自身尺寸受到限制相對(duì)較少,因此可以獲得相對(duì)較大的間隙空間,使得材料的選擇具有更多可能,從而實(shí)現(xiàn)成本降低。

  寧德時(shí)代對(duì)此的處理辦法尚不清楚。不過(guò)也有相關(guān)車(chē)企電池部門(mén)負(fù)責(zé)人透露,寧德時(shí)代在電池組中也預(yù)留了一些空間,進(jìn)行散熱,整體效果還可以。

  ○CTP會(huì)對(duì)壽命出現(xiàn)影響嗎?

  針對(duì)三元電池來(lái)說(shuō),傳統(tǒng)模組有預(yù)緊力(電芯循環(huán)后會(huì)膨脹,倘若不束縛會(huì)影響壽命;束縛過(guò)緊,同樣壽命減少或帶來(lái)安全問(wèn)題)設(shè)計(jì)來(lái)保障電池的使用壽命,而且這個(gè)預(yù)緊力是經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證了的。CTP的多電芯集成設(shè)計(jì),新增了預(yù)緊力設(shè)定的難度,對(duì)電芯的壽命會(huì)不會(huì)有影響?

  對(duì)此,蜂巢技術(shù)人員表示,蜂巢的CTP在集成技術(shù)繼承了傳統(tǒng)模組的集成相關(guān)相關(guān)經(jīng)驗(yàn),筆直通過(guò)箱體對(duì)電芯施加一定的預(yù)緊力,同時(shí)會(huì)使用靈活的空間優(yōu)點(diǎn),準(zhǔn)許電芯適當(dāng)膨脹使得集成對(duì)電芯壽命的影響得到改善,使得電池系統(tǒng)的壽命有所提升。

  ○售后維護(hù)成本、梯次利用難度是不是會(huì)新增?

  馬先生認(rèn)為,傳統(tǒng)電池組內(nèi)部有模組,電池出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)可以通過(guò)更換電池模組處理;一旦無(wú)模組電池組出現(xiàn)問(wèn)題,是否要整包替換呢?這恐怕不是4S店可以處理的了,大概率要退回電池廠家維修,售后成本是不是會(huì)大幅新增?

  長(zhǎng)安汽車(chē)歐尚研究院新能源動(dòng)力技術(shù)副總工程師韓鋒也表示,一般退役的動(dòng)力鋰離子電池,并不是所有電芯都有損壞。在傳統(tǒng)有模組的電池組中,只要挑出有損壞電芯的模組,其他沒(méi)有問(wèn)題的模組可以筆直進(jìn)行梯次利用。但是沒(méi)有模組后,剔除損壞電芯的難度新增,梯次利用就很麻煩。

  有關(guān)上述兩個(gè)問(wèn)題,不了解寧德時(shí)代是不是有處理對(duì)策。不過(guò),蜂巢能源表示,他們的CTP技術(shù)已經(jīng)考慮過(guò)這個(gè)問(wèn)題,一方面,他們通過(guò)嚴(yán)格的工藝控制保證電芯一致性,來(lái)降低故障率;另一方面,他們的CTP可以在一定程度上實(shí)現(xiàn)電芯的拆卸,以方便維修和梯次利用。

  實(shí)在,倘若能對(duì)單個(gè)故障電芯做精準(zhǔn)判定,并且單個(gè)電芯可以由一線維修人員拆解、替換,維修成本肯定比替換模組更低。

  能否成為發(fā)展趨勢(shì)?

  有關(guān)業(yè)內(nèi)人士的幾點(diǎn)疑慮,無(wú)模組電池組仿佛都能找到處理辦法,這種辦法真的會(huì)被越來(lái)越多的主機(jī)廠接受么?

  韓鋒坦言,對(duì)公司來(lái)說(shuō),這一技術(shù)還是具備較強(qiáng)吸引力的。采用這一技術(shù)的寧德時(shí)代動(dòng)力鋰離子電池價(jià)格不再是高高在上,能夠與第二梯隊(duì)電池公司水平持平。有關(guān)整車(chē)公司來(lái)講,自然希望以更低價(jià)格買(mǎi)到更好的產(chǎn)品。

  韓鋒認(rèn)為,作為主機(jī)廠,首先要考慮的就是降低成本,尤其在補(bǔ)貼大幅退坡的情況下,整車(chē)公司的成本壓力會(huì)筆直傳遞到電池公司,電池公司肯定要有應(yīng)對(duì)辦法。

  目前來(lái)看,部分電池公司給出的CTP辦法,電池組約莫能降低0.1元/Wh。尤其在對(duì)價(jià)格要求極為苛刻的磷酸鐵鋰離子電池范疇,這一降幅著實(shí)不少。


標(biāo)簽: 鋰離子電池

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