摘要
為加速大圓柱裝車進程,蘭鈞新能源正式推出BTL大圓柱電池系統,通過側碰安全、底部球擊安全、熱電分離、抑制熱蔓延等方面構筑了圓柱電池系統安全高墻。
近年來,新能源汽車電池技術從電芯到系統層級的不斷創新,使得新能源車續航里程、快充、安全等性能得到不斷攀升。
且伴隨著動力電池單體結構在方形、刀片、大圓柱之間的不斷變化,動力電池系統也經歷了CTP、CTC等結構進階,而不同形態的電池影響著電池包的空間利用、安全設計等,也影響著系統的集成效率與集成成本。
大圓柱電池憑借尺寸標準、通用性廣等優勢,可以兼顧高容量與快充性能,解決了乘用車續航里程不足以及充電時間長等用戶焦慮。多重優勢下,大圓柱動力電池已獲得特斯拉、寶馬等主機廠的認可,產業鏈上下游也在緊密配合技術攻關,大圓柱規模化裝車已提上日程。
蘭鈞新能源切入大圓柱領域,帶來了基于“辰星”技術下的BTL大圓柱電池,電芯主材采用了AAS包覆方式,改善了電池的產氣問題,安全問題得到保障。不僅如此,蘭鈞大圓柱還具備高容量、快充兩大優勢,電芯能量密度可達280Wh/kg的同時,快充時間可控制在15分鐘以內。
為加速大圓柱裝車進程,蘭鈞新能源正式推出BTL大圓柱電池系統,通過側碰安全、底部球擊安全、熱電分離、抑制熱蔓延等方面構筑了圓柱電池系統安全高墻。
1.大圓柱電芯本征安全“加固”系統安全
1 .1本征安全性
大圓柱電芯本征的安全優勢在于圓柱體是最好的壓力容器,圓柱電池內部結構也比方殼和軟包更加均勻。此外,大圓柱電芯單體容量小,以蘭鈞4695型號為例,其電芯容量為32Ah,理論上單個電芯熱失控釋放能量是同體系其他形態電芯的20%-25%,熱失控釋放能量小,從而降低熱危害。
1.2 較小的發熱量
從系統級別發熱原理分析,160ah方鋁發熱功率為I2·R1,32ah圓柱5并聯發熱功率為(I/5)2·R2·5,在發熱功率相等情況下推算得出5·R1=R2,假設160ah方鋁內阻R1為0.6mΩ,則32ah圓柱內阻為3mΩ,以上兩種發熱功率持平;實際受益于全極耳工藝,蘭鈞32ah圓柱電芯內阻可以做到2mΩ以內,則后者發熱功率相比前者降幅超過33%,從而避免了大容量電芯發熱量大、發熱居中的問題,提高了電芯間的溫度均勻性,提升了電芯循環壽命。
1.3 簡化膨脹力管理,提升循環壽命
從電池工藝來看,圓柱電芯極片圓形卷繞時JR各處膨脹力均勻無褶皺,減少褶皺析鋰風險,提升了安全性。電芯之間蜂窩排布使得電芯之間互相隔離,消除電芯膨脹力的傳遞和累積,提升了電芯循環壽命。
1.4 高強度和抗碰撞
大圓柱電芯通過排列組合可以形成靈活的“蜂窩”列陣,在結構安全方面的保障主要體現在電芯圓柱鋼殼結構疊加蜂窩狀排布,可提升電池包機械強度和抗碰撞性能,側面抗擠壓能力達到國標2倍以上,抗底部球擊120J能量,進一步強化了大圓柱系統與車體的安全。
1.5 熱擴散抑制
電池包內電芯之間有蜂窩狀間隙,間隙內填充隔熱膠體,降低電芯之間熱擴散風險。在隔熱膠體的加持下,當被觸發電芯熱失控時,實測受體電芯瞬間最高溫度在180℃以內,未觸發發生熱擴散。單體電芯本征安全性疊加系統級別多重熱擴散抑制設計,保障了圓柱電池系統的安全性。
1.6 熱電分離和排煙設計
值得關注的是,蘭鈞通過熱電分離與獨特排煙設計,使電芯頂部高低壓電連接與底部熱失控噴發物質互相隔離,避免產生拉弧和短路;電池包底部設計排煙通道層,兼具降溫功能,經過排煙通道的降溫后煙氣最終以小于100℃溫度從箱體防爆閥排出,降低了熱危害;電池包內電器倉與冷卻管路倉互相分離,進一步實現電路與水路的安全隔離。
2.大圓柱選型+CTP/CTC技術
進階帶來的“多重”降本
2.1為何是圓柱電池?其30年的發展已形成標準化的生產流程,且卷繞工藝已十分成熟,自動化程度高、一致性好,圓柱電池生產的高良率、高效率得到保障。圓柱電芯工藝路線相比方鋁或刀片工藝節拍縮減26%,圓柱電芯不需考慮卷繞過程的極耳對齊、預熱-熱壓、包Mylar膜等工序,提高了生產效率(目前行業水平大圓柱電芯的生產節拍可達300PPM),可幫助下游新能源車打造規模化降本優勢。
2.2更進一步,蘭鈞依托大圓柱電芯標準化、平臺化優勢,可基于同款容量規格電芯,匹配不同電量(80kWh~120kWh)、電壓平臺(350V/400V/650V)需求,做到一款電芯滿足多個客戶需求,從而降低電芯成本。
與此同時,隨著大圓柱配套新能源車在性能、降本上的得到廣泛驗證,系統層面的技術創新也得到關注。CTP將圓柱電芯直接集成到電池包內,省去了模組部分,蘭鈞大圓柱系統重量成組效率達80%,系統能量密度224Wh/Kg;而CTC是CTP的進一步集成,使用電池包外殼代替整車底盤部分部件,車電集成設計進一步提升集成效率,幫助電池包和整車降低成本。
3.產能共振
加速大圓柱產業化進程
產能規劃方面,蘭鈞新能源位于嘉善的一期項目于去年6月正式通線,二期項目于今年1月28日完成簽約,預計建成后總產能可提升至32GWh;今年3月,蘭鈞新能源45GWh擴產項目在嘉善正式簽約,計劃建設16條電芯生產線。根據其產能釋放節奏,預計2024年三期項目全面建成,將實現77GWh年產能,而基于大圓柱標準化生產優勢,蘭鈞新能源在未來可快速規劃量產節奏,帶動電池系統的生產。
審核編輯:湯梓紅
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原文標題:蘭鈞BTL“辰星”大圓柱電池系統“組合拳”,加速大圓柱產業化
文章出處:【微信號:weixin-gg-lb,微信公眾號:高工鋰電】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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