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現階段新能源乘用車最高比能量系統問世引發思考

鉅大LARGE  |  點擊量:991次  |  2020年07月27日  

近年來,我國新能源汽車產業得到了長足的發展。2017年,我國新能源汽車總的產銷量分別達到79.4萬輛和77.7萬輛,累計保有量達到180萬輛。新能源汽車技術有了明顯的提升,車輛技術平臺日趨成熟,關鍵零部件技術取得突破。但當前階段,新能源汽車產業的發展并不充分,一些矛盾逐漸暴露,成為阻礙產業發展的“絆腳石”。


在純電動汽車方面,因電動汽車續駛里程短、充電慢,導致的“里程焦慮”已經成為阻礙電動汽車發展的關鍵問題。在這種情況下,高比能量電池越來越被人們看好。


《汽車產業中長期發展規劃》中規定:到2020年,新能源汽車年產銷達到200萬輛,動力鋰電池單體比能量達到300Wh/kg以上,力爭實現350Wh/kg,系統比能量力爭達到260Wh/kg、成本降至1元/瓦時以下。


要實現《汽車產業中長期發展規劃》中“電芯單體力爭達到350Wh/kg,系統比能量力爭達到260Wh/kg”的要求,則2020年,Pack的成組效率至少要達到74%。我國物理與化學電源行業協會動力鋰電池應用分會行業研究部主任周波表示,據數據統計,2017年搭載三元電芯的純電動乘用車Pack的成組效率普遍保持在60%—65%左右,2017年年底,部分公司有了突破,將三元純電動乘用車的Pack成組效率提升到70%的水平。而就目前業內三元電芯普遍的成組效率而言,還遠不及規劃預期。


由于三元電芯比能量較高、材料性質活潑,為了滿足乘用車對電池系統的嚴格技術要求和長達10年壽命周期的安全性和可靠性,在成組過程中要添加大量的組件,這是導致目前業內三元電芯成組效率普遍不高的重要原因。


另一方面,提高成組效率可以有效減輕Pack的質量,對新能源汽車整車的輕量化發展大有裨益。認為,隨著相關政策對新能源汽車動力鋰電池系統能量密度、單位能耗等技術指標要求的提升,將迫使車企比以往更加重視Pack的成組效率。關于動力鋰電池公司而言,Pack的成組效率將成為2018年市場的競爭重點之一。


從國家工信部公布的2018年首批《新能源汽車推廣應用推薦車型目錄》可以看出一些蛛絲馬跡。最典型的例子是知豆汽車(LZD7002BEV03),作為一款A00級轎車,該款車型配套的動力鋰電池的系統能量密度高達158.07Wh/kg,成為目前通告中系統能量密度最高的車型。值得注意的是,該系統的電芯成組效率居然高達77%。


據該款電池系統供應方科易動力技術總監李立國介紹,科易動力在這款電池系統的設計上,選擇了輕量化材料,在保證殼體堅固的同時,降低了部分系統重量。同時,科易動力還對Pack的承載結構、電氣結構和安全結構進行了集成優化設計,針對車型空間定制開發了大型模塊和自動化產線,使其空間得到充分利用且結構件設計變得更加合理。優化后的Pack搭載的三元方形電池緊密排列,極大地提高了Pack空間利用率,節省了結構件,使得Pack整體重量減輕,極大地提高了成組效率。


認為,通過Pack的設計優化減少結構件,實現電芯的緊密排列,將是三元電芯成組發展的方向,因此行業對單體電芯的可靠性必將提出更高的要求。同時,單體電芯能量密度對系統集成后的能量密度有著重要的影響。科易動力表示,該款電池系統選擇了市場上能量密度較高、循環性能優良、一致性高的電芯產品,通過先進的輕量化和安全集成技術,以達到最優質的集成效果。


據了解,此次科易動力選擇的是江蘇塔菲爾生產的NCM532體系的120Ah電芯產品進行集成裝配。江蘇塔菲爾相關負責人對表示,為了適應市場需求,公司在產品的可靠性方面下足苦工,通過對電芯內部優化設計,目前塔菲爾已經研制生產了可實現模組緊密裝配的高比能量三元電芯產品。通過科研創新,目前塔菲爾的電芯產品具有200余項安全設計,極大地提高了單體電芯的可靠性。通過強化管理,嚴格把控生產流程,塔菲爾還將在今年推出比能量更高、可靠性更好的電芯產品。據了解,此次裝配知豆的電芯產品能量密度為205Wh/kg,而針對乘用車、特種車市場,塔菲爾已經推出135Ah的三元方形電芯,其能量密度高達215Wh/kg,其循環壽命也高達3000次,是一款極具市場競爭力的電芯產品。塔菲爾表示將在2018年上半年繼續推出215—220Wh/Kg的電芯量產,2018年年底至2019年年初將推出230Wh/Kg的電芯產品。


李立國表示,由于補貼退坡、政策調整頻繁以及電池技術快速換代的影響,車企新品開發周期緊湊、降成本要求強烈,科易動力明確了高能量密度、高安全、低成本的產品戰略和快速開發快速量產的服務戰略。“車型定制”模式更適合車型個性化和多樣化的未來市場發展,而提升Pack的成組效率作為其中的一個重要方面,符合車企的利益需求,將會是未來發展的重要方向。


江蘇塔菲爾同樣也捕捉到了這一市場變化,塔菲爾相關負責人對表示,電池系統未來要高能量密度發展離不開單體電芯的輕量化。除了積極開發新型高能量密度材料外,塔菲爾已經在電池結構方面進行了功能一體化的前瞻性研究,從而達到減材減重的目的;同時,塔菲爾也在非活性材料方面進行了功能化、輕量化材料的研究,來降低電池重量、降低電池成本。


認為,關于純電動汽車的發展,電芯能量密度和系統成組效率是相輔相成的,電池公司應當更加關注成組效率這一話題。此次科易動力和塔菲爾的“雙劍合璧”,為業內提升電動汽車系統能量密度供應了新的思路。未來,國家關于新能源汽車系統能量密度要求將會進一步提高,通過對產品的內部結構進行優化,提高產品可靠性,提升電芯成組效率,也將成為未來電動汽車發展的一個新選擇。


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