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CTP3.0 麒麟电池 vs CTP2.0 的变化点(相同点和改进点):
a) 三代托盘内部的结构梁更少一点;
b) CTP3.0 电池的电芯是呈一行排列(Cell beam),在磷酸铁锂及三元非快充的方案中,使用0.7~0.8mm 钢板夹持电芯大面;在三元快充方案中,使用立式水冷板夹持电芯大面,既起到夹持作用又起到侧面冷却作用;
c) 未来有计划将热压 CCS 在电池包中下置(热压 CCS 集成了高压连接 Busbar 和低压零件),但还处于试验阶段,下置的热压 CCS 还是之前的那几家供应商在做;
d) 都是采用托盘框架+水冷板(铝)+底部护板(钢)的结构形式,水冷板与托盘框架采用 FDS 工 艺连接在一起;
e) 都是采用 FDS 工艺将水冷板和壳体框架连接在一起;
壳体:
a) 水冷板与壳体利用 FDS 工艺连接在一起,FDS 的技术和设备是专利;
b) 原有的水冷板不会取消;
立式水冷板:
a) 三元电池倍率增大,发热功率会急剧增大,需要更强大的冷却能力来控温。需要快充的电池才需 要立式水冷板,是为了应对高镍的三元,常规 5 系底部的水冷板就够了。在宁德时代的出货里三 元高镍的电池包是一个增量;
b) 是否需要立式水冷板,一是看化学体系,磷酸铁锂电池不需要;二是看客户的特殊需求,像蔚小 理等新势力,需要抢占新技术作为宣传亮点;
导热胶:
导热结构胶的需求量会增加,随着电池包集成化的提升和结构件的减少,需要导热结构胶来 起到更多零件连接的作用,预计长 1.9m,宽 1.4m 的电池包导热结构胶用量为十几公斤。
热压CCS:
将高压连接Busbar和FPC集成在一起,在CTP2.0中已经实现,麒麟电池计划的将热压CCS 下置在壳体底部的方案还在验证中,是宁德时代在带着两三个原有供应商在做,后期由哪些供应商来 量产就是商业问题了。
问答环节:
Q1:立式水冷板的需求?
A:三元电池倍率增大,发热功率会急剧增大,需要更强大的冷却能力来控温。需要快充的电池才需要立式 水冷板,是为了应对高镍的三元,常规 5 系底部的水冷板就够了。在宁德时代的出货里三元高镍的电池包 是一个增量。是否需要立式水冷板,一是看化学体系,磷酸铁锂电池不需要;二是看客户的特殊需求,像蔚小理等新势 力,需要抢占技术高地。供应商:立式水冷板和底部水冷板可以选择不同供应商,立式可以挤压成型,面积小一些,冲压的需要铅焊, 挤压的不需要。
Q2:三代和二代相比的结构件的变化?
A:三代相比二代是一脉相承的,三代内部的结构梁更少一点。
Q3:FDS 技术应用 FDS 的技术和设备是专利,小供应商也可以去买了使用,就是一个量的问题;
Q4:立式水冷板与电芯膨胀的关系?
A:立式水冷板能否很好的吸收电芯膨胀还有待检验。电芯与水冷板是用导热结构焦,一般选择与底部同一 种,使用导热系数比较高的,2W 或以上。
Q5:麒麟三代与二代 Block 的产线区别?
A:电芯成组叫 Block,3.0 与 2.0 完全不同,2.0 的机器和设备做不了 3.0,所以麒麟电池的 Block 产线要新 做。电气连接和热管理这些都一样,可以继续用。
Q6:高压连接从视频上看放到了壳体底部,是后续的通用设计吗?
A:形态都可以,关键在于零部件的集成,这一块技术的创新程度比水冷板要高,电气的工艺是全新的而且 不成熟。
Q7:体积利用率率 72%是理论值还是实际值?
A:做到 72%是比较理想状态下的情况,Pack 需要按照电芯最想要的方式来设计,包括高压配件和低压 BMS 需要外置,实际应用中可能不会有这么理想的情况。
Q8:宁德时代对气凝胶的工艺有无新要求?高镍快充电池对气凝胶的用量是多少?正常使用状态下,体积 利用率的水平如何?
A:气凝胶是隔热材料,用于电芯热失控时组织热扩散,放在电芯侧面。但是否使用热凝胶与产品定位有关: 例如磷酸铁锂体系就不需要气凝胶,如果是高镍尤其是需要快充的话会布置气凝胶。气凝胶与 3.0项目并 无直接相关关系,是从化学体系出发并受成本驱动。气凝胶用量具体没有算过,但计算方法是:气凝胶量=电芯端面面积*厚度*电芯个数。体积利用率与整车电量布置相关,取决于整车带电量的定位;如果带电量在100 以内,体积密度在 60%-65%, 如果带电量较大,体积密度可能达到 65%-70%。
Q9:4C 高压快充对材料体系哪些环节改变较大?电芯的材料体系会改变吗?
A:快充可以通过高压和高倍率两种路径达到。对于高倍率、即大电流路径,在 Pack 端:第一需要考虑汇 流排的载流,快充时 Busbar 发热会尤其明显,因此需要增厚或增大 Busbar 的截面积,增加了用量,第二 是 BDU 的继电器和熔断器的规格需要上升,提高了成本,第三是水冷板的增加;在电芯端,充放电倍率与 能量密度间存在取舍关系,快充需要以能量密度减少为牺牲。基本的化学体系不会改变,只会在细节处存在差别,例如快充性能要求人造石墨比例更高,达到更一致的 收缩与膨胀;第二是产品设计与工艺存在调整,需要减少涂覆量和压实密度,让锂离子的迁移更通畅,达 到快充的目的,但这一点也会降低能量密度。
Q10:产品体系迭代对于导热材料的用量会改变吗?导热胶一般用量为多少?对导热材料性能要求会改变吗?
A:导热材料首先是导热胶,其用量会急剧增加:这是因为包的集成度越来越高,且为了减重去掉了部分结 构件,那么胶就需要支撑结构的强度,在侧面、大面、底面和水冷都有布置,立式水冷板与电芯间、底部 水冷板与电芯间也是胶粘,顶层是否胶粘是根据 Block 如何摆放决定;例如比亚迪刀片电池、海豚汽车的 用胶量更大。
胶的用量与设计形态有关,不是很好估计;例如乘用车的大 pack,长 1.8、1.9m,宽1.3、1.4m,只算底下 一层且不算侧面的大概用量为十几公斤。研发阶段用的材料性能会更高,在量产阶段会对材料的导热系数进行调整来降低成本。除快充情况下,散热的逻辑是怕包的温度不均匀、电芯老化速度不同导致安全问题。
Q11:立式冷水板是仅有高镍且快充才需要?磷酸铁锂能做快充吗?宁德三元高镍最高倍率?立式水冷板只 买设备就可以,宁德的优势?
A:磷酸铁锂体系是绝对不需要立式冷水板的。目前不存在低镍的产品,中镍的产品想不想要取决于包的冷 却目标。磷酸铁锂的快充只能和磷酸铁锂相比,在某些区间最高可达 2C。快充与寿命间存在取舍,超额的高倍率快 充会影响电池寿命。宁德时代称 4C 电池明年量产,欣旺达宣称可以做到 5C,但应该是实验室水平。从技术角度没有必要研究 数值,充电倍率与能量密度间存在取舍关系,例如 LG 或 SK 的 HEV 用的小电池可以做到 30、40C。
Q12:立式水冷板与气凝胶隔热材料是替代关系吗?
A:不能实现替代,而且用的位置也不一样,立式水冷板是用在电芯大面的,气凝胶用在电芯侧面,而且气 凝胶能耐受 1000°C以上,铝板 300°C+就不行了;
Q13:高压 Busbar 和 FPC 集成在一起做成热压 CCS,热压 CCS 是有谁来做的?
A:热压 CCS 现在的尺寸相比原有的 FPC,尺寸更长更大,所以设备需要的更大,包括热压的工艺参数等, 都需要重新调整,现在是由宁德时代带着两到三家做开发,后续是由哪家供应商来做,是商务的问题;从 成本角度来看,材料成本和制造成本都是降低了的,但是新工艺和新产品有研发成本的需求,新产品试制 过程中成本非常高;
Q14:CTP 装机量,现阶段来看不论是 1.0 还是 2.0,每年十几万台电池包,那么后续随着 3.0 的推出,CTP 的接受程度能否提高?
A:3.0 相比 2.0 来说,或者 CTP 相比原有产线来说,开始从成本都比较高,需要新建产线,现在主要是蔚 小理或者小米等新势力,需要新技术作为产品背书,所以对新技术接受程度更高,麒麟电池最早 23 年五六 月份左右量产;
Q15:CTP 技术的应用对零部件数量的改变?
A:宁德时代测算最理想的数值应该是减少 44%的零件数量。
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