{{detailStore.author.is_follow?'已关注':'关注'}}
首页推荐
管理
详解阿维塔的电池系统:宁德时代主导,应用多项特别技术
文章

近期虽然麒麟电池比较火,但是由长安、华为和宁德时代联手打造的阿维塔 11 也正式上市了,3 个配置价格区间在 34.99-40.99 万元。

今天看完阿维塔的沟通会,这款动力电池主要是由宁德时代主导设计。我觉得还是有不少地方可以拿出来说说的。

  • 快充设计: 国内主流的快充设计,电芯是围绕 1.2C 左右设计开发的,大概在 10%-80% SOC 在 40 分钟左右,支持 750V 高压充电平台,量产车型中把电芯快充速度提高到 2.2C,实现了 10%-80% SOC 大约 25 分钟左右,30%-80% 15 分钟左右。这在目前稳定快充能力中还是名列前茅的,电池的最高容量也达到了 116kWh,最高的充电功率峰值为 240kW。
  • 安全设计: 因为有 116kWh 的最高能量在,电芯的能量密度为 245Wh/kg,如何保证电池系统安全就显得非常重要了。这里也是采用 NP 不热失控来设计的。
图1 阿维塔的电池系统

PART 1:电池系统快充设计

最核心的还是这个快充电池。它是国内首款量产的高电压三元体系 2.2C 快充电池,在开发前期的目标是 10 分钟能够增加续航 200 公里续航,电池产品规划的时候考虑到 90 度、116 度电,下一步可能还会有更高电量的配置。

  • 116 度电池包的能量密度高达 190Wh/kg,续航里程高达 680km。
  • 90 度电池包的能量密度高达 180Wh/kg,续航里程也可达 555km。
图2 阿维塔电池

紧接着的问题是怎么实现快充?阿维塔 11 支持 750V 高压充电平台,能够达到 2.2C 超级快充能力,最高的充电功率能够达到 240kW。

图3 如何实现快充

这款电池在材料上要点如下—

图4 材料的变化
  • 独特的改性处理解决矛盾点

兼顾高能量密度、快充、长寿命石墨技术,需要克服快充速度与能量密度的矛盾;快充速度与寿命的矛盾;超级性能与供应链的矛盾。

因此在阿维塔的电芯方案里面,通过材料层级的创新,独特的改性处理解决了矛盾点,石墨颗粒采用核壳设计,多孔包覆层的阳极材料表面,提供丰富的锂离子交换。

所需要的活性位点,极大地提高了锂离子电荷交换速度和锂离子的嵌入速率,高能量密度内核匹配高动力学表面(快离子环)。

图5 负极材料的快离子环

导入各向同性技术,优化锂离子传输路径,使得锂离子可以从 360 度嵌入石墨通道中,实现充电速度的显著提升,这是快充技术最最基础的部分。

图6 负极材料
  • 电池的正极材料

正极材料做了优化,使用了纳米铆接点技术,把材料的微观结构像铆钉一样联结在一起,保证材料的稳定性、高能量密度、高安全性。在阿维塔的电芯里面,采用了独特的单晶颗粒生长技术,结合表面钝化处理技术,搭配高电压电解液,实现材料及电芯的电压上限不断拓宽,兼顾能量密度提升和长寿命,提升性价比。

事实上,通过智能化筛选、改性后即可获得表面稳定性能更好能量密度更高的三元正极材料,这也是能够实现快充和能量密度平衡,兼顾安全性的最主要方法。

  • 传输介质电解液

开发了特定的电解液,在电极内部构建高效的三维立体导电网络,减小电芯的内阻和发热,提升了倍率性能,使得材料性能更稳定—既能快速充电,又能保证高能量密度,以及材料的安全性能。

在阿维塔的电芯里面,通过优化溶剂及锂盐组成,降低电解液粘度,保证溶剂化程度,促进锂盐解离,从而获得较高的电导率。

通过开发改良添加剂,降低界面阻抗,增强正负极界面的离子传输;通过改良电解液基因,有效减少了固液界面间的反应产热,显著提高了电池耐热温度及电池的热安全性。

图7 电解液的设计

实际上在方壳电芯(245Wh/kg)上需要做的内容还是挺多的,实现稳定的快充对于电芯的配方修改内容比较多,特别是控制电芯的阻抗和发热。

图8 2.2C的快充电芯

基于这些技术,电芯可以实现 2.2C 快充,电芯能量密度高达 245Wh/kg,30%-80% SOC 快充最快 15 分钟。而这款产品在低温的环境下—北方使用环境是零下10度—能实现 60 分钟从零电量到满电量快速补能。

从结构来看,阿维塔 11 用到的电池系统采用了宁德时代先进的 CTP 技术,与传统电池包相比,能量密度增加 10% 以上,零部件数量进一步简化,装配效率能够提升 50%。

这个电池系统为了适配快充的能力,在冷却系统上做了特别的设计,开发非常特别的多流道的智能化分配水流的热管理平台,整个系统温差能够控制在 3 度以内。

事实上,CTP 平台是一个系列产品,阿维塔的平台将来会规划运用宁德时代新一代麒麟电池技术,打造更高快充性能、更长续航里程的产品。

PART 2:电池系统的安全设计

在这个电池系统里面有着以下安全设计手段——

图9 NP技术手段
  1. 隔热的设计,选用的是一些航空级的隔热材料,能够对电芯进行有效地保护。隔热材料在满足不同化学体系电芯膨胀对空间的需求条件下,在第一层隔绝电芯之间的热失控。
  2. 针对电池包系统,通过三维仿真模拟电芯失效时气体扩散路径,做好排气通道优化和泄压系统设计,即使在少数极端情况下有电芯出现失效,每隔一定的电芯数量间都采用高温绝热复合材料,然后配合防护罩设计定向排爆出口,将高温气火流排出。
  3. 排气方面,通过设计多种类换流通道设计,控制热源按预定轨迹流动,减少对相邻电池区块进行热冲击;并控制电芯热失控排出的气火流,在不同结构通道内的均匀分布,设计纵向通道(底部换流通道)等,避免对相邻的电芯产生急剧性的热冲击,引发第二次热失控。
  4. 绝缘设计上,对电池包内的高压部件进行绝缘防护,对电池包内的高压连接及高压安全区域进行高温绝缘防护设计。

通过模拟一些极端、小概率情况,如果真的有一颗电芯出现了失效,能够在系统级别保证电芯的失效只局限在这单颗电芯,而不会蔓延,确保电池系统全生命周期安全。

在之前“电动汽车百人会”上,宁德时代展示的 8 系产品已实现 NP(不热扩散),在这台车上是在中镍 NCM523,在这个化学体系里面有非常多的创新,比如说安全性、稳定性。

小结: 围绕 800V 系统开发的快充电池将会是一个新的蓝海,也是各家车企都要采用的,阿维塔这款电池还是非常有特色。大家都在说麒麟电池,包括阿维塔以后也要用,而目前可能这款更实在点。

写评论
积分赞赏
点赞
评论区
  • 编辑
  • {{is_favourite ? '已收藏' : '收藏'}}
  • 举报
  • 加入黑名单
  • 删除
  • 取消置顶
  • 置顶推荐
    • 6小时
    • 12小时
    • 24小时
    • 3天
    • 一周
    • 长期
  • {{digest?'撤销精华':'设为精华'}}
回到顶部
  • 全部评论{{detailStore.commentnum}} 条
  • 只看作者
  • 最热
  • 最新
  • 最早

「待审核」

{{ comment.relativeTime }} 已被赞赏 {{comment.integral}} 积分 回复

暂无相关评论

发表一下个人看法吧