文|信天游
图|来源网络
2019年,代表中国新能源汽车动力电池领域的两大龙头企业宁德时代和比亚迪相继对外宣布将开始量产无模组的全新动力电池结构——CTP动力电池包。宁德时代表示在成本上,CTP电池包体积利用率提高了15%-20%,零部件数量减少40%,生产效率提升了50%,投入应用后将大幅降低动力电池的制造成本。
从宁德时代的规划中我们了解到,采用单体能量密度240Wh/kg高镍三元单体的宁德时代,2020年动力电池组将实现200Wh/kg的系统能量密度。与此同时,比亚迪规划到2020年,其磷酸铁锂单体能量密度将达到180Wh/kg以上,系统能量密度也将提高到160Wh/kg以上。
中国两大动力电池龙头企业不约而同的对外宣布开始量产全新结构的CTP动力电池包,所谓CTP动力电池包到底相比之前的动力电池组有什么区别呢?
什么是CTP动力电池包,字面上的意思就是Cell To Pack ,一般而言,在此之前的国产纯电动汽车采用的是电池单体串联成电池模组,电池模组再串联成整包。而CTP电池包就是电池单体直接组成动力电池组,这样的好处主要是生产成本降低,能量密度提升。
其实所谓的CTP动力电池包在整个纯电动汽车的发展过程当中并不是什么新鲜玩意。从第一代的特斯拉Model s开始,特斯拉已经开始使用CTP结构来设计动力电池包的结构。
早期的特斯拉Model s由于采用的松下生产的原本在3C产品上广泛使用的18650型号的钴酸锂电池作为动力电池的单体,特斯拉将数量7000-8000多颗的18650电池通过串并联的方式组成四个大“模组”之后,辅以被动式散热系统以及BMS装配成为动力电池包。
而后期采用了21700规格镍钴铝正极材料,单体能量密度超过了300Wh/kg的特斯拉电池包,系统能量密度最高也超过了167Wh/kg,彼时国内动力电池包的系统能量密度还停留在140Wh/kg左右。在经历了111NCM、523NCM、622NCM、811NCM的发展历程,中国动力电池单体能量密度得到了持续的进步。
2019年下半年,采用碳负极的国内量产的高镍811NCM动力电池单体能量密度达到了240Wh/kg,而采用硅碳负极的高镍811NCM动力电池虽然尚未进入实质性的量产阶段,但是超过300Wh/kg的单体能量密度已经能够跟国际最先进水平相媲美了,而量产的采用碳负极的高镍811NCM动力电池系统能量密度已经超过170Wh/kg。
如果想要进一步的提升动力电池的系统能量密度,留给国内动力电池企业的办法只有两条,一是加快硅碳负极的高镍811NCM动力电池的量产计划,二是在现有电池技术的基础之上进一步在应用端想办法。而在应用端最好实现的CTP技术就成了国内动力电池企业的不二之选。
按照宁德时代的表述,采用了CTP结构的动力电池包可以实现系统能量密度200Wh/kg的升级,同时制造成本会有相应的下降。除此之外,作为动力电池企业,原本卖单体或者卖模组的生意模式直接变成了整包供应,不但增厚了动力电池企业的利润,相应的减少了部分整车厂商在pack开发过程当中的失误导致动力电池厂商的利益以及声誉的损失。
如此一来,一举多得的事情,作为供应商的动力电池企业何乐而不为。
既然采用CTP结构开发动力电池包对动力电池供应商有百利而无一害,作为中国动力电池龙头的宁德时代和比亚迪,一定是走的最早也是走的最快的。但是在CTP结构动力电池的技术发展方向上,宁德时代与比亚迪却在进行着截然不同的尝试。
从官方的声明以及专利信息中我们可以知道,宁德时代的CTP是基于高镍三元开发成本更低、系统能量更高的动力电池包。
按照宁德时代的规划,2020宁德时代的CTP、动力电池包的系统能量密度将达到200Wh/kg,如果按照目前紧凑级乘用车一般搭载400kg左右的动力电池重量来计算,我们可以知道,如果采用宁德时代CTP结构的动力电池,400kg左右的动力电池包的电池容量将达到80kWh左右,如果按照目前工况续航里程500km的紧凑级纯电动车型一般装载65kWh的动力电池包大致计算,搭载同样重量的宁德时代CTP结构的紧凑级纯电动车型将可以实现超过600km甚至650km的工况续航里程。
而由于采用了类似特斯拉的多排单体电池大模组(实际上并没有彻底取消模组)的结构布局,单排电池之间辅以管柱形结构作为整车动力电池的安装固定位,避免了车辆行驶中动力电池包完全取消模组所带来的动力电池结构强度不足的问题。
而比亚迪的CTP结构的动力电池相比宁德时代改变的更为彻底。
首先在动力电池的材料上,比亚迪并没有与宁德时代一样采用高镍811NCM动力电池,而是采用了全新开发的磷酸铁锂“刀片电池”,类似于“绿箭”口香糖形状的“刀片电池”相比一般的动力电池单体更长、更薄,短的“刀片电池”长度有600mm左右,而长的规格达到了1500mm左右。
这样一来,比亚迪的CTP结构更加的简化,动力电池彻底取消了模组,直接在动力电池托盘上采用直接串联侧向排列的方式放置,包体下部使用保温材料,包体上部使用“口琴管”设置液冷主动式循环系统来散热,而通过包体侧边结构加强来紧固电池单体,通过电池托盘以及电池单体自身的结构强度来实现较高的包体结构强度。
相比宁德时代,比亚迪CTP结构进化的更加彻底,包体结构更加简单,生产成本控制更好,装配工序更加简化,但是包体的结构强度相比宁德时代会比较差,仅靠电池托盘、动力电池单体自身、侧边结构件等来抵御车辆行驶中动力电池包所产生的形变和应力,至少表面上看起来单薄了些。或许需要进一步通过车身“电池仓”结构来进一步加强结构的强度。
而根据比亚迪的描述,比亚迪磷酸铁锂CTP电池包将采用180Wh/kg的磷酸铁锂单体电池,系统能量密度最高可以达到160Wh/kg,这一数字相比宁德时代的200Wh/kg看起来略微落后,不过由于磷酸铁锂电池目前的成本已经可以降至600元/kWh以下,作为高性价比的动力电池包产品,比亚迪CTP电池包的竞争力还是挺强的。
这意味着,在低端的纯电动汽车市场,比亚迪CTP电池包或将成为一股竞争力很强的势力。
目前来看,简化结构、降低成本对于每一个动力电池企业而言都是一件极其重要的事情,尤其是在新能源汽车补贴即将退出的2020年。不论是比亚迪的CTP“刀片电池”还是宁德时代的高镍三元CTP电池,都是市场的需求方向。
成本导向的低端市场规模大,需求多,比亚迪磷酸铁锂CTP电池包以优异的性价比或许能够成为这个领域的佼佼者;随着动力电池技术的持续发展,300Wh/kg以上的硅碳负极的高镍三元单体的量产,更轻、更薄、容量更大的动力电池将会是高端市场的抢手货。而宁德时代的以高镍三元为基础的CTP在能量密度、重量能量密度均占据绝对优势,各方面要求都很高的中高端市场宁德时代CTP或将成为主流力量。
本文来源于汽车之家车家号作者,不代表汽车之家的观点立场。
国产奥迪e-tron/广本EA6/国产Model Y 新一批纯电动车信息曝光
电动汽车的电池容量因品牌、产地等因素的不同而有所不同,一般在15—60kwh之间。
美国主流电动汽车电池容量(美国规定电池包容量大于或等于16kwh可以拿满7500美元的联邦补贴,所以美国市场的纯电动汽车基本都会超过16kwh):
雪佛兰沃蓝达(VOLT):16 kwh;
日产聆风(LEAF):24 kwh;
科达电动汽车(CODA):33.8 kwh;
本田飞度电动版(Fit EV):20 kwh;
三菱i电动汽车(iMiEV):16 kwh;
福特福克斯电动版(Focus EV):23 kwh。
国内一些电动汽车的电池包容量:
江淮同悦:15 kwh;
比亚迪e6:57 kwh;
奇瑞瑞麟M1电动汽车:16-20 kwh;
力帆620电动汽车:30 kwh;
等等。
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通常我们讲电池容量是以安时为单位,这是基于已经确定的某一个电池。
比如我们说这块手机电池容量是多少这块电瓶车电池容量是多少,都是分别针对不同电池来说的。针对电池电压已经确定,而没有考虑实际电压,只需要说安时就能代表这块电池容量。
然而对于不同电压的电池,我们就不能单纯的用安时来代表容量,比如一块12V 20AH的电池,一块15V20AH的电池,哪怕都是20AH,供给相同功率负载,设备都能正常工作,但持续时间是不一样的,所以标准容量应该以功为单位。
再举个例子,一个设备能支持12V 、也能支持24V,用一块12V(20AH)电池供电,能提供一个小时,那么用两块串联会变成24V(20AH)其中安时没有增加,但持续时间会长一倍,所以容量此时应考虑为电池所容纳的功,而不能单纯考虑为安时。
W(功)=P(功率)*T(时间)=I(电流)*U(电压)*T(时间)
这样讨论电池容量才有实际意义,必须实事求是,否则可能出现一块手机电池还比电瓶车电池容量大的说法,这显然不科学。
电动汽车电池有多重?
随着国家工信部第三十七批《免征车辆购置税的新能源汽车车型目录》与2020年第 12批《新能源汽车推广应用推荐车型目录》的公布,又有一批新车的续航信息被曝光出来了,我们一起来看看。
一汽-大众奥迪e-tron
一汽-大众奥迪e-tron的最新数据显示,其将搭载97kWh容量的三元锂离子电池包,电池系统能量密度142Wh/kg,EDC续航为500km。
根据先前消息,新车会在2021年一季度上市销售。相对比现款在售的进口版车型,新车在电池组容量与NEDC续航上均有提升。作为参考,进口版车型动力电池组容量为95kWh,NEDC续航为470公里。
动力部分,采用前后双电机的布局且均为交流异步电机,前电机最大功率为115kW,峰值扭矩为226N·m;后电机最大功率为172kW,峰值扭矩为314N·m。依据申报图信息,新车将为“50 quattro”版,与现款在售的进口“55 quattro”版在动力上略有降低。作为参考,进口版车型前电机最大功率为135kW,峰值扭矩为309N·m;后电机最大功率为165kW,峰值扭矩为355N·m。
国产特斯拉Model Y
特斯拉的速度,向来都快。上个月才刚进行新车的申报,这不,新车的电池及续航信息也都曝光出来了。根据最新消息,国产特斯拉Model Y将搭载77kWh容量的三元锂离子电池包,能量密度为161Wh/kg,NEDC续航594km。
动力部分,新车搭载前后双电机,且前电机为交流感应电机,最大功率137kW,峰值扭矩为219N·m;后电机为永磁同步电机,最大功率180kW,峰值扭矩为326N·m。
按照这个速度的话,新车或会走国产特斯拉Model 3提前交付的老路了。目前,官网显示的是新车预计最快2021年开始生产,猜测有望在2021年1月进行交付。
广汽本田EA6
在2020广州车展上首发的 广汽本田EA6,如今续航也被曝光出来了。新车将搭载容量为59kWh的三元锂离子电池包,能量密度为170Wh/kg,NEDC续航510km。
动力部分,新车将搭载一台最大功率135kW的永磁同步电机,峰值扭矩为300N·m。在2020广州车展上得知的消息,新车会在2021年一季度上市销售。
威马W6
威马W6或为EVOLVE概念车量产版车型,其或将拥有两个续航版本车型。其中搭载66kWh容量电池包的车型,能量密度为164.7 Wh/kg, NEDC续航520km;搭载83kWh容量电池包的车型,能量密度为181.47 Wh/kg ,NEDC续航620km。
尽管续航里程不同,但在动力上,两个版本均一致,搭载一台最大功率160kW,峰值扭矩225 N·m的永磁同步电机。
新车首次曝光还是在该工厂落成投产仪式上,采用全新的设计语言,并将搭载5G智能网络与L3级别的驾驶辅助系统。根据此前威马汽车公布的未来新车规划,该车有望在2021年上半年推出。
高合HiPhi X长续航版
在这一批次中,已经上市了的高合HiPhi X带来了长续航版本的车型,其搭载94kWh容量的三元锂离子电池包,能量密度为180.83Wh/kg,NEDC续航为630km。动力部分,新车搭载一台最大功率200kW,峰值扭矩348N·m的永磁同步电机。
高合HiPhi X此前已经上市,创始版售价为68万-80万元。搭载两台220kW的电机,电池容量达到97kWh,工信部续航里程550km。
枫叶80v换电版
枫叶80v换电版此前已进行申报过,伴随着吉利换电站的落地,其也已现出真身。
新车将搭载53kWh容量的三元锂离子电池包,能量密度为150Wh/kg,NEDC续航为415km。动力部分,新车搭载一台最大功率100kW,峰值扭矩230N·m的永磁同步电机。
威马EX5换电版
在上一批的新车申报中,就有该车的身影,如今也有了它的更多信息。
新车将搭载55kWh容量的三元锂离子电池包,能量密度为147Wh/kg,NEDC续航为430km。动力部分,新车搭载一台最大功率160kW,峰值扭矩225N·m的永磁同步电机。
BEIJING EU5换电版
BEIJING EU5换电版此前也已申报过,并有信息显示该车已经投入商业化运营当中。
BEIJING EU5换电版车型将搭载44kWh容量的磷酸铁锂电池包,能量密度为125.06Wh/kg,NEDC续航为350km。动力部分,新车搭载一台最大功率120kW,峰值扭矩240N·m的永磁同步电机。
东风风神E70换电版
东风风神E70换电版将搭载容量为43kWh容量的磷酸铁锂电池包,能量密度为125Wh/kg,NEDC续航为330km。动力部分,新车搭载一台最大功率120kW,峰值扭矩230N·m的永磁同步电机。
在这一批次的新能源车型中,一个是一汽-大众奥迪e-tron将续航里程数据进行了更新,并提升到了500km的续航水平;另一个则是国产特斯拉Model Y的电池包信息与续航信息的曝光,现在就等它何时能够交付了。另外,还可以看到,随着政策的利好,投身于换电的车企也越来越多,包括最新的威马EX5换电版车型等,其接下来就要思考换电站的布局了。
本文来源于汽车之家车家号作者,不代表汽车之家的观点立场。
36V10ah的电池组为12.5kg。48V20ah的电池组为26kg。
电动汽车电池分两大类,蓄电池和燃料电池。蓄电池适用于纯电动汽车,包括铅酸蓄电池、镍氢电池、钠硫电池、二次锂电池、空气电池。
比亚迪秦采用磷酸铁锂电池,容量为13千瓦时,纯电续航达70公里。重量在250kg左右比亚迪的F6,电池310kg左右。
铅酸电池都在17公斤左右,“新国标”将电动车最高速度从现行的20km/h提高到26km/h,同时将设定三种类型,重量(不含电池)分别不超过40kg(电动自行车)、50kg(轻便电动车)和55kg(电动摩托车)。
现在电动汽车的电池包出于安全性考虑,都是挂在底盘下的需要与底盘匹配的是不规则形状。重量在250kg左右。国产的300kg以上也不再少数。
扩展资料:
电动汽车电池寿命:
电池的寿命有“干贮存寿命”和“湿贮存寿命”两个概念。必须指出,这两个概念仅是针对电池自放电大小而言的,并非电池的实际使用期限。电池的真正寿命是指电池实际使用的时间长短。
对一次电池而言,电池的寿命是表征给出额定容量的工作时间(与放电倍率大小有关)。
对二次电池而言,电池的寿命分充放电循环寿命和湿搁置使用寿命两种。
充放电循环寿命,是衡量二次电池性能的一个重要参数。经受一次充电和放电,称为一次循环(或一个周期)。在一定的充放电制度下,电池容量降至某一规定值之前,电池能耐受的充放电次数,称为二次电池的充放电循环寿命。充放电循环寿命越长,电池的性能越好。
参考资料来源:百度百科-电动汽车电池
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