伴随着新能源汽车市场的快速发展,作为“三电”核心之一的动力电池技术也在呈现百花齐放之势。

6月13日,上汽“全球纯电超能跨界车”MG MULAN正式对外发布。其中,搭载的“超薄纯”魔方电池,创新采用LBS躺式电芯、CTP技术,拥有3.8秒破百和后驱等优异能。选择“躺”的“魔方电池”,究竟拥有怎样的“魔力”呢?

为何称为“魔方电池”?

“超薄纯”是魔方电池的一大特点。据上汽集团副总工程师、捷能公司总经理朱军介绍,魔方电池有几个特点。

首先,魔方电池采用标准电池包,长宽统一,分别为1300毫米、1690毫米;高度有三种,分别为110毫米、125毫米和137毫米。电池包采用LBS躺式电芯和CTP技术,并且电芯可以兼容不同化学体系,包括低能量密度的磷酸铁锂、钠离子、M3P等,中能量密度的三元电池5系、6系和高镍三元等,以及高能量密度的硅碳负极、半固态等,都在应用范围之内。电池包电量也可以覆盖44-155kWh范围,从A0级小车到D级车都可以应用,非常灵活。

其次,是躺式电芯布局,其优势是拥有超高集成度、超长寿命和“零热失控”安全防护。与常见的立式电芯不同,躺式电芯让电池包高度方面得以充分利用,电池中活材料占比大幅提升,体积利用率也大幅提升,并且更节省隔热材料,实现超高集成度。而且上汽通过重新设计电芯和电池包,采用独特的电芯电解液引流技术和电池包弹自适应束缚设计,让躺式电芯达到100万公里的续驰里程。同时,躺式电芯是利用两侧更厚的隔热材料以及背后立式冷却组件,提升电芯的隔热效果,实现“零热失控”的目标。

朱军解释,由于采用躺式电芯,魔方电池做了一系列电池结构和冷却的重新设计。其结构主要包括躺式电芯专用压板、躺式CTP电芯组和立式冷却组件,以及下方托盘。在冷却设计中,电池要有膨胀补偿材料,也要有热隔离所需的绝热材料,大部分电池都是采用气凝胶来绝热。当采用传统竖放电芯设计,6个电芯中间需要5个大的热隔离和膨胀补偿,当采用躺式电芯设计后,只需要2片很小的材料。

在行业人士看来,上汽魔方电池与此前几家车企推出的电池技术有类似之处,如追求兼容、安全、长续航、高能量密度等,不同的是在采取的方式上,魔方电池的标准化更有利于换电,且躺式电芯可以让电池包更薄、更,让车辆的重心更低,也让车辆的空间布局更灵活。

电池能有何优点?

据介绍,在能量密度方面,上汽魔方电池的能量密度高达180Wh/kg。能量密度越高,意味着相同电量的电池重量更轻,而减重是提升电动车续航里程的捷径,能够有效降低电动车的百公里电耗,进一步增加电动车的环保

从数据上看,目前国内电动汽车新型电池公布的电池能量密度在140Wh/kg左右至160Wh/kg左右。所以在能量密度方面,上汽魔方电池公布的数据具有一定优势。

魔方电池有可扩展,未来魔方电池可以推出大容量电池,实现1000公里续航里程并不是难事。

在安全方面,上汽“魔方”电池也做了精心的安排。“零热失控”防护体系、7*24h远程监控、高科技阻燃材料、自动泄压防爆阀等多重防护机制,对于电池安全都会起到比较关键的作用。

关于如何提升魔方电池的寿命,上汽用的并非通常的化学方法,而是物理方式。朱军介绍,一般电芯或模组两端有强束缚,在电池充放电过程中,它的体积会膨胀和收缩,电池在逐渐老化的过程中,也在不断地膨胀,久而久之,电池的寿命会受到很大的影响。在结构上,躺的电芯上下只有两个电芯,两端没有束缚。朱军表示,魔方电池设计了一个自适应束缚装置,它会随着荷电量的换边和老化程度,跟电芯相适应,一直保持几乎是的约束力,这会对电池寿命有很大的帮助。

朱军表示,一块64度电的魔方电池,其寿命是12年100万公里,循环寿命衰减不超过20%。而如果采用传统立式电芯,要实现同样衰减,其寿命只能做到50多万公里,基本只有一半。

朱军透露,具有超低成本的上汽魔方电池即将投入量产。

安全方面如何完善?

解决电池安全,控制热失控是首要任务。

据朱军介绍,目前竖放电芯采用强制热隔离,能够一定程度防止它快速扩散,但是除非用很足的料,否则遏制不住。他认为,电芯不能做大,一个电芯就是一度电,一度电在很短时间内把它释放出来,除非隔热非常好,否则还是会扩散,影响到另外一个相邻电芯的隔膜,这就是竖放电芯的一个极限。

为了解决躺电芯的热扩散,魔方电池的思路是,上下两块电芯之间不做隔离,与相邻电芯的隔离用绝热材料。除了电芯之间,在整包电芯隔绝上,使用冷却板和隔离结构。相较竖放电芯冷却板,躺电芯冷却板采用立式布局。朱军表示,通过这样的被动热扩散方法,魔方电池能够真正实现零热失控。即便是某个电芯发生热扩散,最多只会烧其中上下两块电芯,不会蔓延至其它电芯。

适应车型方面,朱军表示,魔方电池能够适配所有车型,包括跑车、轿车、MPV和SUV。除了此次上汽MG MULAN,上汽多品牌、多个电动车型也都将采用魔方电池。

市场推广策略方面,魔方电池可买,可租,亦可升级。如果将来打通快换和互换,上汽将实现真正意义上的车电分离商业模式,并由此构筑新的动力电池生态推广使用生态。尤其在电池材料价格高企的当前,动力电池的梯次利用和回收有重要意义。

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