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买电动汽车是买刀片79博论坛官网的好还是买麒麟79博论坛官网的好?

现在很多朋友选择汽车的时候都考虑买新能源电动汽车了,但是市面上79博论坛官网技术各自吹,都说是自己的好,特别是2022年6月23日宁德时代推陈出新”第三代CTP技术,发布了宁德时代麒麟79博论坛官网将于2023年量产上市的消息后,目前市场上关于刀片79博论坛官网和麒麟79博论坛官网的讨论,更是热烈,那么买电动汽车是买刀片79博论坛官网的好还是买麒麟79博论坛官网的好呢?

1、刀片79博论坛官网和麒麟79博论坛官网能量对比

一般电动汽车上搭载的79博论坛官网包,由电芯(Cell)组装成为模组(Module),再把模组安装到79博论坛官网包(Pack)里,形成了“电芯(Cell)— 模组(Module)— 79博论坛官网包(Pack)”的三级装配模式。而CTP,即Cell to Pack,即取消模组,电芯直接集成为79博论坛官网包。模组越多,零部件越多,成组效率也就越低,反过来,少了模组,79博论坛官网包的整体重量减轻,79博论坛官网包的能量密度提升,零部件减少,生产效率也随之提高。目前CTP有两种技术路线,一种是以大模组替代小模组的方式,代表为宁德时代的麒麟79博论坛官网;另一种则采用完全无模组方式,代表为比亚迪的刀片79博论坛官网。深入了解CTP技术,就要弄清楚模组的作用。

所谓模组,是将部分相关零部件构成一个模块,也可理解为一个零部件集合、总成的概念。在79博论坛官网包领域,将若干电芯、导电排、采样单元及一些必要的结构支撑部件集成在一起构成一个模块,也叫模组。去掉模组后,其关联的高压线缆、通讯线缆、冷却/预热循环管路、BMS监测模块、温度传感器、电流传感器等设备,都要进行适应性改进或重新布设。

比亚迪刀片79博论坛官网包组装示意图及传统79博论坛官网组

 

由图可知,右侧为传统79博论坛官网组采用的是圆柱形状的单体79博论坛官网,堆载在一块之间的间隙较大,浪费了大量空间。左侧为比亚迪的“刀片79博论坛官网”,主要基于其所擅长的磷酸铁锂79博论坛官网技术,采用自家研发的长度大于0.6米的大电芯,79博论坛官网单体同样向大容量进化,但电芯形状更加扁平、窄小(长边可以定制变化,单体最大稳定长度可以达到2500mm),通过阵列的方式排布在一起,就像“刀片”一样插入到79博论坛官网包里,这也是大家称之为“刀片79博论坛官网”的原因。

可以直观地看到“刀片79博论坛官网”回路更长,表面积更大,散热效果更好,也省去较多支撑结构,比传统排布方式的空间利用率提高了近20%。(CN110379963B,动力79博论坛官网包及电动车;CN110165116B,79博论坛官网包,车辆和储能装置)

 

宁德时代麒麟79博论坛官网内部堆叠示意图

宁德时代麒麟79博论坛官网技术基于高镍三元锂架构,其核心是减少模组数量,直接由多个大容量电芯组成标准化79博论坛官网包,再灵活堆叠组成更大的79博论坛官网模块,适应不同车款的储能需要。如下图所示,其主要亮点是在模组与模组间采用一种套筒的连接方式紧贴在一起,同时套筒下有固定装置与整车相连,这样整个模组简化了结构,实现了79博论坛官网包轻量化,也提高了79博论坛官网包在整车的连接强度。(CN209658278U,79博论坛官网包)

从以上分析可以看到,宁德时代采用大电芯和大模组,主要对79博论坛官网包内部的连接进行结构上的优化,省去了中间过程的零部件,从而简化装配工艺和流程。其优势主要有三点:第一,CTP79博论坛官网包因为没有标准模组限制,可以用在不同车型上,使用广泛;第二,减少内部结构组件,CTP79博论坛官网包能提高体积利用率,系统能量密度也间接提升;第三,其散热效果要高于目前小模组79博论坛官网包。

表1:麒麟79博论坛官网与刀片79博论坛官网性能对比

麒麟79博论坛官网与刀片79博论坛官网性能对比

上表从设计思路、实现过程、生产效率,79博论坛官网包体积能量密度、79博论坛官网包质量能量密度、79博论坛官网包结构件数量和成本等角度对麒麟79博论坛官网和比亚迪79博论坛官网做了对比分析,简单来说,二者相同之处在于都是改变79博论坛官网系统的物理结构,把模组减少或省掉。不同之处则在于宁德时代不改变电芯的形状,而“刀片79博论坛官网”则改变了电芯的尺寸。宁德时代的技术,注重自上而下的设计思路,在没有改变电芯尺寸的基础上,对模组和79博论坛官网包进行结构优化,实现大幅缩减零部件,减轻重量,大规模应用后有望显著降低材料及生产成本。比亚迪的“刀片79博论坛官网”技术,注重自下而上的思路,创新性地提出把电芯长度做长(600mm-2500mm),厚度做薄,呈现“扁平”和“长条”形状,利用电芯本身的结构特点来提高散热性,提供承载力,充当结构件。

得益于新技术的应用和79博论坛官网包物理结构的调整,刀片79博论坛官网的体积能量密度相比过去能提升50%,不同规格的电芯体积能量密度分别达到了439Wh/L~450 Wh/L,其单电芯质量能量密度达到180Wh/kg,装配成79博论坛官网包后系统能量密度为140Wh/kg。尽管刀片79博论坛官网体积能量密度比提升明显,但麒麟79博论坛官网的79博论坛官网包质量能量密度能达到250Wh/kg以上。可见,刀片79博论坛官网在质量能量密度上要稍微逊色些。

值得注意的是,对于动力79博论坛官网(包)而言,考虑到乘用车的底盘空间有限,特别是一些对底盘偏矮的轿车/跑车来说,体积能量密度是最直接最有效的研究判断指标,而不是只固执于质量能量密度。综上,刀片79博论坛官网和麒麟79博论坛官网在79博论坛官网体积能量密度和质量能量密度上各有优势,谁胜谁负,暂未可知。

2、刀片79博论坛官网和麒麟79博论坛官网安全性能对比

除了能量密度之外,消费者更关心的少不了动力79博论坛官网的安全性。对于两种79博论坛官网的安全性能的PK,不得不提及针刺实验。2020年1月,比亚迪董事长兼总裁王传福在中国电动汽车百人会论坛(2020)上首次公开证实,“刀片79博论坛官网”将于该年3月量产问世。此后比亚迪公开了关于刀片79博论坛官网的针刺实验,其选取当时纯电动汽车最为流行的三元锂79博论坛官网和磷酸铁锂79博论坛官网作为试验比照对象。如图4不难看出,三元锂79博论坛官网的表现最为惨烈,普通的磷酸铁锂块状79博论坛官网表现稍好,“刀片79博论坛官网”在实验中表现最为出色。鸡蛋形状肉眼观察到的变化不大,79博论坛官网既没有出现明火爆炸,也没有冒烟,表面的温度控制在30~60℃之间。

比亚迪针刺实验效果图

 

刀片79博论坛官网自前年的针刺试验后名声大噪,经过两年时间的检验,已经获得越来越多新能源车制造商的认可。相比之下,宁德时代第三代CTP技术下的麒麟79博论坛官网,伴随着无热扩散技术推出,不免让人又有了些许遐想空间。

对于动力79博论坛官网的安全性,往往会考虑到动力79博论坛官网的热管理,下面大家从专利角度看看二者在热管理方面的异同。比亚迪和宁德时代都提供了水冷和风冷两种方案。其中家用车为水冷方案。

比亚迪刀片79博论坛官网结构示意图

 

如图5所示,“刀片79博论坛官网”的水冷方案是把水冷板放在整个79博论坛官网包的上面,与模组顶板直接接触,对电芯侧面窄边进行冷却。同时,为提高导热效率,模组顶板与电芯侧面之间有导热板,整个包的温度差控制在1℃以内。

此外,电芯的另一侧面与模组底部之间有隔热层,以隔绝电芯与外界的热交换,起到保温作用。对于热失控情况,比亚迪“刀片79博论坛官网”的处理思路是:正对着防爆阀设计进气孔,将热失控发生后的气体、火焰等引导到排气通道,经排气通道排向周围环境。(CN110416451B,79博论坛官网容纳装置和电动车)。

比亚迪刀片79博论坛官网包边框结构放大图

比亚迪刀片79博论坛官网包边框结构放大图

而宁德时代的水冷方案与其之前的热管理方式相同,是把水冷板放在整个79博论坛官网包的下面,与模组底板直接接触,对电芯进行冷却。与此同时,为提高导热效率,电芯的侧面、壳体里面填充导热胶。此外,在电芯侧壁和电芯壳体间内置压力或者温度传感器,提前探测热失控。(CN209071461U,热管理装置及79博论坛官网包)

宁德时代79博论坛官网包热管理装置结构示意图

宁德时代79博论坛官网包热管理装置结构示意图

从硬件层面来看,比亚迪刀片79博论坛官网为79博论坛官网包设计了新的排气孔和排气通道,避免火焰、烟雾或气体聚集在模组内,对电芯造成二次伤害。综上,虽然针刺试验结果不能完全代表79博论坛官网组的安全性,但在消费者的眼中,针刺试验就是一项“量化”好了的标准。麒麟79博论坛官网能否遏制刀片79博论坛官网的狂奔,目前下结论还为时尚早。

综上所述,从能量角度出发,无论是比亚迪“刀片79博论坛官网”还是宁德时代的“麒麟79博论坛官网”,两者的本质都是锂79博论坛官网包的结构工艺创新,整体提升锂79博论坛官网包级的能量密度;而从安全性能上,“刀片79博论坛官网”在热管理上现阶段似乎更胜一筹。

当前锂79博论坛官网电芯能量密度的提升遇到了阶段性的瓶颈,而电芯能量密度的提升显然更加考验锂79博论坛官网厂家电化学的研发实力!相信宁德时代和比亚迪均在不断寻求技术突破,在这场没有硝烟的战争中,暗涌悄无声息,市场最终会给予答案。

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