朱玉龙

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宁德时代的真麒麟电池

环形隧道
电池
宁德时代

2022-06-25

作者:朱玉龙

昨天真是不讲武德了,宁德时代发布了 “真” 麒麟电池,在整体参数描述差异不大的电池基础上,我们看到蝙蝠倒立电池的出现。目前宁德时代经手的方壳电池,包含各种不同的姿态已经齐全了。

  • 站立的电池

宁德时代 VDA、590 模组、CTP1.0、CTP2.0 所有

  • 躺倒的电池

设计方上汽魔方 + 宁德时代

  • 倒立的电池

CTP3.0 真麒麟电池

其中真麒麟电池原本不是计划来做 CTC 的么,咋现在出来取代原来百人会上背景图站立的 CTP3.0 平台化模块的示意图呢。顺着我拿到的资料来做一些梳理,这个电池系统有哪些特点吧。

▲图 1. 真假 CTP3.0 麒麟电池

设计的思路

首先这个第三代 CTP 真麒麟电池,体积利用率突破 72%,能量密度可达 255Wh/kg, 1000 公里续航。这个数据先不说。

水冷板

▲图 2. 水冷结构

麒麟电池将横纵梁、水冷板与隔热垫合三为一,集成为多功能弹性夹层。在夹层内搭建微米桥连接装置,灵活配合电芯呼吸进行自由伸缩,提升电芯全生命周期可靠性。而电芯与多功能弹性夹层组成的一体化能量单元,在垂直于行车方向上构建更稳固的受力结构,提高了电池包抗振动、冲击能力。

我的疑问是,是不是高镍电池和铁锂电池都是同样的设计,假定麒麟电池的 LFP 版本也这么设计,这个铁锂配合的密集水冷板是否有必要?

▲图 3. 虚假和真实的水冷设计

如果按照 6*34=204 个电芯计算,按照三元高镍 + 硅碳的 3.62V 左右的设计,系统电压为 738V,这个水冷板的数量有点多。

▲图 4.34 块水冷板的使用

Z 向空间结构的重塑

这里的设计,最大的差异化和变量在 Z 向。为了要找到 Z 向的利用办法,由于 Z 向的高度需要分解为:托盘厚度、底面水冷板、电芯高度、电芯极耳、CCS(Busbar)、空气间隙(烟道)和顶盖,所以这里提高传统方壳电芯的有效体积布置,就是在 Z 向高度做文章。体积利用率突破 72%,最重要的突破的 6% 就是把电池倒过来放。

通过倒置让电池像蝙蝠一样倒立,实现了底部空间共享方案,将结构防护、高压连接、热失控排气等功能模块进行智能分布,释放了 6% 的能量空间。能满足底部球击等国标电池安全测试要求。

我这里比较好奇的地方,就是在电芯热失控开阀的过程中,如果考虑能把高温熔渣和烟气尽快释放出去,因为下面的空间一被压缩,这里烟气怎么走?

▲图 5. 底部空间

由于传统方壳电池设计的需要给 CCS,电芯 Venting 留出来空间,因此这里 Z 向高度的损失就影响很大。

▲图 5.Z 向空间的使用考虑

这倒立的电池,本是用来做 CTC 的考虑,可以让上部的电池可以承压,把上盖取消掉。

▲图 7. 真实的麒麟电池是蝙蝠侠

水冷板的散热考虑

在快充设计上,这里让电芯同时享受两块大面冷却,将水冷功能置于电芯之间,电芯控温时间缩短至原来的一半,支持 5 分钟快速热启动及 10 分钟快充。在电芯热失控的情况,电芯可急速降温,有效阻隔电芯间的异常热量传导。但是这里,由于这么多散热板,外部需要配置的水泵是不是需要如何处理,外部的检测机制是需要配合电芯开阀以后,立马对水泵进行操作。

▲图 8. 电池的散热考虑

麒麟电池的个人看法

我现在判断(当然这个也是看宁王,官图主要是概念电池)。

  • LFP 不需要这么多的水冷板,也即是这个 34 水冷板的设计,主要是为了高镍为了 255Wh/kg 来做,由于电芯的高度可能进一步提升到 102mm 以上,所以这个转化率主要通过倒置实现的。

  • LFP 的具体成组率,怎么提高,也是分利用 Z 向高度的 6%?我们估算下,假定 120mm 的 6% 大概是 7.2mm,这个和取消地板的效果比较相似。所以这个在海豹的车上能放多少电,我比较好奇。现在竞争的重点在于,一台同样大小的电池包里面,宁德的麒麟和比亚迪的长刀,包括后续的蜂巢能源的短刀,三家各自能放进去多少电。

小结:我个人的想法不重要,到底麒麟、4680 和刀片们的热战打到什么程度,我觉得需要持续观察。做电池公司不容易,大家悠着点

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