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都在讨论短刀电池,到底强在哪?拆一块

车云网 10万浏览 2024-08-01 IP属地: 北京

经历40万公里行驶后,神盾短刀电池健康度达90.5%——这是吉利在7月29日的神盾短刀电池拆解直播中,向整个动力电池行业和新能源汽车行业抛出的两个惊人数字。

由于吉利每款车型上市前都要在各类试验验证场景中完成动力、底盘、电子电器、内外饰、座舱、智驾等整车全领域的测试,这台银河E5测试车此前已经在高温、高寒、高湿等环境下行驶超过30万公里,拆解后发现电池包保护完整,电池包内没有任何灰尘异物,电芯没有任何变形、泄露。

吉利同时对另一块完成了921次的完整充放电耐久测试的电池包进行检测,这其实足够整车实现超40万公里的行驶里程,检测发现电池健康度达90.5%。

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这组数字刷新了新能源行业的电池寿命水准。据悉,目前市场上同级产品搭载的电池包,在完成500次(约25万公里行驶里程)充放电循环之后,容量就衰减到了80%。

而电池寿命和耐久度,还只是神盾短刀电池打响性能革命的其中一个维度。作为吉利自研、自产的最新一代“刀片式”磷酸铁锂电池,神盾短刀电池在安全性、循环寿命、快充能力和低温放电表现上,均实现了技术突破。

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近来新能源车行业竞争日益激烈,战局焦灼,作为新能源汽车“心脏”的动力电池也成为了决定胜负的关键变量,各大厂商不惜投入重金试图追平know-how的差距。但将视角转向终端消费者,又是另一番景象。一方面,电池与消费者最关心的续航、电池寿命等指标息息相关,另一方面,在买车的时候,消费者往往没办法亲眼看到、亲身感受车上的电池。

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而吉利最新的神盾短刀电池拆解直播,现场拆开电池包,从封装状态到各个部件完全展示,打破了技术的信息壁垒,让普通消费者得以从直观的电池结构到内在的设计逻辑,窥见未来电池发展趋势的新走向。

结构创新:实现极致安全

 “跨越鸿沟”理论在智能手机行业早已得到了论证,如今来到了新能源汽车行业。在今年4月上半月,中国新能源汽车渗透率达到了50.39%(数据来自乘联会),在汽车市场份额正式超过了一半。后期大众成为车企们必须要努力争取的消费群体。

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由于很多燃油车主考虑切换新能源车的一个重要顾虑就是电池的安全性,所以在这一阶段,安全性将成为各大电池制造商和汽车厂商的首要关注点和决胜点。在安全方面不保守,能给出创新性解决方案和超预期表现的车企,势必会迎来更加庞大客观的市场空间。

直播中,神盾短刀电池包的精巧结构首先被展示,神盾短刀电池包的极致安全,就是依靠这套创新性的结构得以实现。

这块电池包主要由上盖、结构梁、BMS电池管理系统、电池模组、下箱体、液冷板、MPP缓冲泡棉以及底护板几部分组成。这个重量在行业中与一些主流电池包基本相当。

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由于其采用了行业领先的CTB构型,将电池做为车身结构的一部分,内部电芯与壳体通过结构胶、导热结构胶融为一体,所以扭转刚度得到大幅提升,达到31000N*m/deg。如果将车比作一个人的话,那CTB构型就像是让车拥有了收紧、结实的“核心”,安全性更强。

这带来的另一个好处是整车空间的优化。由于将电池包和车身作为一体,电池上盖就作为车身地板,所以车内地板全平,整车的高度空间优化了10mm,头部空间更舒适,乘坐感受更开阔。

近距离观察神盾短刀电池包的上盖,你会发现它有两层,一层是PCM复合材料,还有一层是DP980高强度钢。除了具备高结构强度优势,还兼具良好的绝缘耐压、防火隔热和防腐性能。PCM复合材料+DP980高强钢,这种抗拉强度接近DP590钢的2倍。并且上盖涂满了高强度的结构胶,确保电池包拥有完好的密封性。

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为了增强防碰撞性能,神盾短刀电池包还采用了“田字格”框架设计,这也是神盾电池的专利设计,令整体模态提升2倍以上;配合上吸能型腔,电芯与箱体之间预留出超大的空间,在电芯周围形成了一层全方位的防护盔甲。 

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盔甲不仅穿在四周,底部也没有放过。“三明治”结构底护板,由1mm复合材料+0.8mmDP980高强钢+0.6mm复合材料组成,抗拉强度约为普通钢板的2倍,有效抵抗底部冲击,避免底部损伤。

为了做好散热,底部还布置了一体成型液冷板。根据电芯散热区域优化冷却流道设计,冷却效果提升20%,搭配高导热率的结构胶使得电池散热能力提升30%,让电芯始终工作在最舒适温度区间,避免电池过温引发热失控。电池包前部,则设计有专用电池防撞梁,极大降低正向刮底时对电池包的损伤,无惧风险路况。

做好防护的同时,也要做好极端情况的风险兜底。在极端状态热失控情况下,神盾电池使用的2个防爆阀能够快速泄压,将高温高压的气体快速排出,保证电池迅速平衡内外压力,最大幅度降低电池爆炸风险。

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吉利汽车集团中央研究院副院长任向飞院长在直播中表示:“有一些厂家用2个,有一些厂家用1个,甚至有一些都没有,没有用这个一定会产生热失控。”

并且,有吉利的星睿智算中心打好“辅助”,让神盾短刀电池的智能安全管理也走在行业前列。星睿智算中心是全球车企首个“云、数、智”一体化超级云计算平台,也是国内车企中规模最大、算力最强的智算平台,拥有每秒102亿亿次行业最强算力,为吉利的智能安全提供了强大的算力底座。

它可以支持500万辆汽车同时在线,对电池、电驱和充配电可进行7×24小时的监控。可实现云端故障预警、故障在线诊断、车辆在线维保等。通过提前识别车辆潜在安全风险,利用智能售后服务,进一步降低用户车辆使用风险。

那神盾短刀电池包到底能抗住多大的压力和破坏?事实和数据胜于雄辩。同一个神盾短刀电池包,连续通过中汽中心的6大“魔鬼”串行试验——

看着就很燃的烈焰炙烤实验: 

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看着就很冷的高原极寒实验:

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看着就很潮的海水冲浪实验:

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以及看着就很疼的高频次刮底(3次刮底)实验、极限碾压实验和电池包侧柱碰实验:

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一连串考验之后,神盾短刀电池包没有出现任何泄漏、起火或爆炸现象。

性能突破:追求全维度长板

需要明确的是,刀片电池并不是哪一家厂商的专属,仅仅是一种电池形态,并且还在不断发展当中。它的显著特点是电池单体被设计成长且薄的片状,形似刀片,因此得名。

刀片电池的设计理念,是通过省略传统的模组环节,直接将电池拉长成刀片状,并固定在电池包上,使电池本身兼具结构件的功能。这种设计不仅增强了电池包的强度,同时由于去除了模组结构,显著减轻了重量并提高了空间利用率,从而提升了能量密度。这一设计使得电动汽车能够实现更高的续航里程。

理想状态下,汽车电池确实需要同时满足多种要求,但在实际应用中,这些要求往往存在一定的trade-off(权衡)。比如一些高能量密度的电池在高温、撞击等极端条件下可能会发生热失控,导致起火或爆炸,这就带来能量密度与安全性之间的权衡。再比如一些支持快充的电池,在多次充电后,电池性能会快速衰减。这又带来充电速度与电池寿命的权衡。

客观的实现难度,以及理论上的“不可兼得”,成了吉利神盾短刀电池技术破局的空间所在。吉利汽车集团副总裁、中央研究院院长李传海谈到,经过反复研究和论证,长刀并不是刀片电池的最优解,短刀才是新一代。

顾名思义,短刀电池最突出的特征是“短”——长度580mm,比长刀电池缩短约40%。随之带来的用户价值提升体现在多个层面。

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首先,更短的电池长度意味着内阻更小、电芯发热量较小,安全风险自然降低。加上材料体系优化升级,采用了管径更细、长度更长的碳纳米管,负极连结更紧密,为离子传输打造了一条“高速公路”,快充性能得到大幅度提升。据悉,神盾短刀电芯的10~80%SOC充电时间仅有17分4秒,远低于长刀电芯的26分钟。

由于电芯发热量小,神盾短刀电池的内部化学反应速度也得到有效减缓,可延长电池寿命。神盾短刀电池拥有3500圈循环寿命,可安全行驶超100万公里,相当于绕地球25圈。

“短”带来的另一个好处是正负极间的电荷传导更快、放电性能更佳。在0℃、-10℃、-20℃、-30℃的温度下,神盾短刀电池的低温放电容量保持率均高于长刀电池,平均领先8.7%,温度越低、差异越大。这使得神盾短刀电池在极寒环境下拥有更长的续航里程。

如果我们在搭载神盾短刀电池的吉利银河E5和搭载长刀电池的其他品牌车型之间作对比,目前短刀电池显然能够带来许多体验层面的优势。

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而神盾短刀电池将会在产品层面带来多大的势能,这一问题将在8月3日上市的吉利银河E5上得到充分验证。定位13-17万区间,拥有银河11合1智能电驱、GEA架构、吉利自研G-TCS全天候驱动防滑系统、银河Flyme Auto智能座舱等科技加持的纯电SUV吉利银河E5,是首款搭载神盾短刀电池的车型。

上周,神盾短刀电池第20000套电池包在贵阳闪聚工厂顺利下线,全力保障银河E5的上市交付。

车云小结

目前,吉利在电池研发和生产方面的投资已经超过1100亿元,构建起涵盖技术创新、电池材料、充换电运营、光伏绿电以及回收利用等领域的完整生态产业链。“大力出奇迹”的规律在汽车行业被屡次验证,而这背后实则是战略眼光的支撑。

无论是电池形态的差异,还是材料进化的不同,都反映了当前电池技术路线选择的复杂性和多样性。不同的技术各具优势和适用场景,且都受到技术保鲜期的挑战。在这种情况下,讨论趋势比现状更具深远意义。

新能源赛至中场之后,汽车行业的长周期属性愈发明显。企业的决策正确与否,动作到位与否,这些差异会被漫长时间中形成的用户口碑所放大。总体而言,电池技术的革新,还是要回归用户价值,向更安全、更耐用、更安全、能量密度更大、充电更快的方向发展。

从这点来看,短刀电池踏上了一条正确的道路,从挑战技术壁垒,到成为壁垒的过程,我们正在见证。

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新能源
 
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