锂电池定制16年-动力锂电池系统解决方案商

 

随着动力电池与电动汽车的产品合作越来越深入，电池应该如何优化，如何适应更多的车载动力电池场景？围绕这些考虑，动力电池的形式有几个明显的趋势：

首先，电池的尺寸和容量越来越大：不仅是圆柱形，软包和方形也越来越大。

◎ 圆柱形电池：从18650电池发展到21700电池，再发展到4680电池。

◎ 方形电池：从原来的VDA尺寸（148*26.5*91mm）开始，它变得更宽、更厚。

◎ 软包电池：它也适用于VDA模块（长度300mm）和MEB 590模块（长度500mm+），并且有继续发展为大型软包的趋势。

结构也不断简化，尤其是在电池设计开始向CTP和CTC发展之后。在这篇文章中，我们将重点关注软包电池尺寸的规格变化。

 

软包电池的尺寸和规格

从生产线和设计角度来看，软包电池的尺寸和体积灵活多变，可以根据不同车型的空间和底盘要求进行定制，为未来纯电动汽车的布局和结构设计提供便利。因此，从历史上看，在第一阶段，电池尺寸主要由通用汽车和日产汽车分别定义。

 

 

定制电池阶段-通用汽车和日产

软包电池最早的应用是在2010年左右。典型的车型是通用汽车的Volt和日产的LEAF，这两款车都使用带有单端接线片的方形电池。这两种规格的电池已经使用了很长时间，包括目前在售的LEAF，它仍然使用这种规格的电池。

 

VDA尺寸规格和590演进规格

随着对模块通用化的需求，在将电池单元的尺寸调整为VDA标准尺寸、390模块和590模块的过程中，导出了单端接线片的方法。此时，电池单元是直立使用的，整个结构设计围绕类似方形电池模块的方向进行迭代，但这也限制了软包电池的发展。

 

软包电池的优点和缺点：大型电池的未来方向是什么？

对于软包电池，从长远来看，它必须与车型的设计相匹配。它最大的优点是尺寸灵活，可以做成各种形状。在制造标准化方面，可以更好地实现柔性设计。因此，在考虑什么样的软包电池尺寸可能更好时，必须从汽车本身的需求出发。

孚能科技设计的软包电池长度为400-800mm，宽度为150-300mm，厚度为8-20mm，这意味着电池可以自由组合。

 

 

如何在尺寸和效率之间取得平衡，更成熟的方向是专注于软包大电池的方向，使电池更长、更宽，这将有助于整体设计和布局。从结构设计的角度来看，尺寸调整带来的结构设计改进效果是明显的。

在保持电池系统机箱尺寸不变的同时，孚能科技 SPS可以通过调整水平排列的大软包电池的厚度来灵活调整电池系统机箱的高度。也就是说，相同的底盘和一个电池可以适用于所有乘客车型。

电池单元厚度的变化允许SPS的机箱高度在85mm和145mm之间灵活配置。该电池系统配备了不同能量密度的大型软包电池，充电容量从80kWh到150kWh不等。

 

孚能科技 SPS电池规格方向

事实上，如果一家汽车公司覆盖所有车型并生产纯电动汽车，那么就有几个棘手的问题：

◎ 必须考虑电池组的尺寸和平台化

◎ 功率覆盖需要相对均衡，即相对完整

◎ 应在电池内部进行系统考虑

这就是为什么需要电池系统覆盖50-150kWh的所有功率，并且可以从长度、厚度和宽度三个参数调整软包电池来解决这些问题。

 

 

● 电池尺寸设计优化

孚能科技SPS电池的设计在尺寸上是灵活的，因此CTP的设计图案可以进口。从其他国家来看，LG、SK On等电池制造商的技术路线都在从最初的模块概念向模块方向发展。不同的设计理念反映在产品的巨大差异上。

 

● 模块化结构带来的尺寸效率

堆叠模式带来的效率差异可以看出，孚能科技给出的体积利用率为75%。卷利用率=X方向利用率*Y方向利用率*Z方向利用率。

 

在SPS的设计中，完全弥补了小袋设计的最大缺陷。这仍然是非常显著的，并且软袋的灵活性已经得到充分利用。此外，电池单元的尺寸变得更大，串联和并联的总数变得更小，这可以节省传统模块的一些结构部件和连接设计。

 

电池体积变大后，大规模生产将如何进行？

在刀片电池领域，我们看到对叠片的精度有很高的要求——如果对准精度不够高，就会影响最终的电池性能。

 

 

类似地，大软包电池的制造要求也增加了。因此，电池制造升级后，整个过程的调整非常关键，这并不容易。从行业发展的角度来看，许多公司都在不断改进层压技术。

更具挑战性的路径是采用极片的热层压和多片层压的融合技术。电池隔膜和极片是预先粘合和切割的，解决了隔膜在层压过程中因张力释放而产生褶皱的问题。

此外，如何解决堆叠的效率问题。该行业正在尝试使用多刀切割和多片堆叠技术，在堆叠机方面，整机集成了极片放卷、切割、热层压、多片飞行堆叠和热压的功能。

通过缩短极片线圈和堆叠之间的片材传送，减少了极片切割和层压之间的加工精度误差，并且热压极组极片处于稳定的接合状态。

此外，在制造端，通过集成CCD缺陷和尺寸检测系统，提高了检测产品缺陷的能力，确保了对堆叠过程中对准不良的实时监控和消除。这也为增加软包电池的尺寸提供了实质性的途径。

 

结论

从全球的角度来看，电池都在向巨大的尺寸发展。这是为了提高效率，同时也考虑了整个封装的分组率和降低成本的要求。在铝塑膜在中国国产化之前，软包电池在中国市场一直处于相对弱势的地位。

但随着我国材料生产的进步和小软包技术的不断积累，以孚能科技为代表的大软包技术路径也是加大尺寸、优化结构。这条道路的发展速度与方形和圆柱形电池的发展速度一致。随着SPS方案细节的逐步呈现，可以看出这已经是一个非常重要的方向，值得长期观察。