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動力鋰電池身材背后的故事 結構創新才能安全放心

鉅大LARGE  |  點擊量:807次  |  2020年08月17日  

“好身材=好體格”——這個健身圈的共識,如今在動力鋰離子電池領域也可借用。


有關新能源汽車而言,圓柱電池、軟包電池和塊狀電池的“身材”,或多或少有關電池的整體性有一定的影響。因安全而廣為人知的刀片電池“一出道”,就充分體現了“身材”有關動力鋰離子電池的影響之大。在順利通過針刺測試、極大提高體積能量密度、電池包強度等方面,“刀片身材”都功不可沒。


刀片電池的腦洞:既做能量體又做結構體


傳統的有模組動力鋰離子電池包的體積利用率非常低,電池單體要先通過連接組合成為模組,再將若干個模組放在電池包內。在這種情況下,目前被廣泛采用的塊狀電池只能占到電池包體積的40%左右。因為,在幾百公斤非均勻布置模組的壓力下,電池包的剛度下降明顯,為了維持整個“公寓”的結構強度,就要在“樓內”新新增固梁,占用“房客”們的空間。


假如去掉模組框和加固梁,就可以大大提高電池包的空間利用率,但是電池包的剛度要如何保證呢?此時一個大膽的想法在比亞迪工程師的腦海中誕生:何不讓電池單體既做能量體又做結構體?假如將電池單體做成又扁又長的“梁”的形狀,并且把它們緊緊并排安裝在一起,如此一來既增大了體積能量密度又保證了電池包的結構強度,真是一舉多得!


同時,因為這種電池單體又扁又長,形似刀片,所以比亞迪將其昵稱為“刀片電池”。沒錯!就是那個如今赫赫有名、順利通過針刺穿透安全測試的“刀片電池”。


突破疊片工藝技術瓶頸為刀片電池誕生掃除障礙


但在當時,雖然創意很完美,實現卻不容易——利用傳統的塊狀動力鋰離子電池電芯的生產工藝,根本造不出像梁相同長的電芯。正如我們市面上可以看到的塊狀電池單體那樣,利用傳統“卷繞”工藝生產的電芯寬度普遍在200mm左右,達不到貫穿整個電池包的寬度(一般在1米左右),自然也就起不到梁的用途。


困難擺在了面前,但比亞迪“電池大王”的名頭也不是白來的。功夫不負有心人,經過比亞迪工程師的多年努力,終于獨立研發出可大規模量產刀片電池電芯的“疊片工藝“,利用這種和“卷繞”迥然不同的“疊片”技術,比亞迪能夠生產出在600mm和2000mm之間任意寬度的電芯,且質量十分穩定。比亞迪所掌握的疊片工藝因其高生產效率和超高的精度,一舉為刀片電池的誕生掃除了障礙。


“身材優勢”完美展現刀片電池輕松通過針刺測試


前段時間刀片電池針刺測試視頻在網上傳得沸沸揚揚,從中可以看出消費者有關刀片電池安全性提升的格外關注,而“刀片相同的身材”有關刀片電池安全性能的提升,起到了至關重要的用途。


刀片電池在針刺測試中表現優秀的原因重要有兩個方面:其一是因為刀片電池尺寸比較長,相有關普通的磷酸鐵鋰塊狀電池和三元鋰離子電池,刀片電池回路之間的距離更遠,所以出現熱量的速度較慢;其二是刀片電池的散熱面積遠遠大于其它電池,可以延緩溫度快速升高。


刀片電池的誕生之路,不僅僅是簡單的“塑形”。曾幾何時,新能源汽車行業由于盲目追求動力鋰離子電池的高能量密度,差點就丟掉了可持續發展的“魂”——安全。比亞迪20多年技術積淀,堅持安全壓倒一切的理念,用刀片電池讓行業發展重回正道。刀片電池的誕生也體現了比亞迪在新能源技術上的領先實力:通過全產業鏈垂直整合,集中優勢攻克高速疊片機的工藝難題,才得以讓刀片電池從一個大膽的創意走向大規模量產。


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