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麒麟电池家族浅析简评

1月前浏览377

昨天CATL发布了关于麒麟电池的新介绍视频,感觉里面还是有一点技术细节信息的。正好最近对于麒麟电池的各种公 开信息做了些总结和分析工作,在这里也把一些浅见与大家做一个分享,欢迎吐槽点评。  

 

声明:本文为笔者业余时间基于公 开信息所做,不代表任何组织机构的观点。  


麒麟电池:大户人家的三元电池姐妹们,先登场的是高能量版本老大  

基于现在网络上的公开 信息,笔者认为麒麟电池是CATL公司的CTP3.0三元电池技术(不是磷酸铁锂,这个对应的是神行),主要可以在快充和高能量密度方向实现性能的提升。然后这个电池不是只有一个配置,而是一个系列,打个比方,就像好多姐妹一样。

然后这不这几个姐妹从CATL这个大户公司长大了,陆续开始嫁人,但是目前看来,老大和后面的几个妹妹似乎有明显差异:

老大是极氪009/001使用的140kWh高能量电池包,这款电池包在网上已经有不少的拆解测试分析了,在这里刘博也不浪费过多篇幅,直接说结论:这款电池包很明显是高比能导向的(系统能量密度近200Wh/kg,单体电芯那就更高了),但是说实话系统的体积集成效率Vctp并不怎么好(水冷板+Z轴空间利用问题),然后快充性能很一般(似乎10~80%SOC得用半个小时,甚至有的家测出来的时间更长),以上的这些实际性能其实与CATL一开始的时候对麒麟电池介绍时声称的能量密度+体积利用率+快充的激进目标偏差有些大

当然,对行业了解的朋友也知道,这个其实并不意外,以目前的技术来说,很难有哪一种可以达到所有性能全方面都明显高出别人一大截——能有优势,而且劣势不明显,已经是明显跑赢了。

当然从系统设计的细节也能看出其实很多方面没准这个“老大”只是第一代产品,后面还要不断的迭代和改进设计。所以我们进一步的看一下,它的几个妹妹们的情况——来, 上图表。


麒麟电池的几个妹妹们——全是快充导向版本  

除去这个140kWh的老大,麒麟家族有好几个妹妹,然后最近这半年的出嫁仪式是一波又一波,然后基于公 开信 息笔者总结了一下,发现一个有意思的点:各电池包KPI高度相似,会是一款电池包吗?能量基本都是100~102kWh,系统能量密度似乎都是165Wh/kg左右 ,然后都是800V系统,当然在快充能力上理想这个要明显要好一些,10-80%是11min2s(算出来是峰值5C平均4C),而其它的几个基本都是15min (算出来是峰值4C平均3C)。

基于这几个电池相似的能量,笔者不是特别确定这意味着什么,考虑到指标太相近,实在是不能排除有些包其实就是同款电池的可能性(一个孩子起了俩名字?),但是从另外一些方面又感觉应该不至于大家是同款,因为:1)小米(倒置电芯)和理想(有两根横梁)的这个设计似乎与其它家有明显不同; 2)理想的这个明显好一点的快充能力不能排除是用了略好一点的电芯;3)001刚刚改款,而且旧款的001可是支持140度电这么一个高PACK的,那如果白车身不变,新版本应该还是可以带一块高PACK,但是明显其它几款车的设计会要求PACK尽量的矮,尤其是小米,所以共用设计可能性相对小了好多。


机械设计,好多有意思的方面,未来CTP的结构演化方向在哪?  

 

3合1梁的功能与横梁的设置?CATL声称的是这个3合1多功能梁集成了大面水冷、机械支撑和膨胀支持三种支持,在一开始的介绍的时候整个系统是没有横纵梁的,而且麒麟老大也没有,然后看公开介绍资料里,小米、001、007、路特斯也没有。不过理想的包里面可是明明白白的放着两根横梁,而且笔者注意到,昨天晚上CATL的视频里也明确说明了:电池包有马鞭横梁结构——保证碰撞防护。

个人对这个问题的推断是:3合1梁完全充到电池包水平面力学性能支撑的想法可能太过激进,还是保守一点回归经典,补上一、两根横梁的做法更为保险。当然说到3合1梁还不只这些功能,优点除了刚才说的这个可能可以提供支撑,其实还有:大面冷却保证快充,发生热失控时导走热量,可以提供电芯膨胀支持等。但是以上的这些方面其实如同横梁这方面的作用一样,副作用也是存在的:太占空对于系统集成效率有影响,而且哪种便宜的金属材料(一般的冷板就是铝材)能有这么复杂的机械性能可以全生命周期来配合电芯膨胀而且还能在被压缩后还能执行好冷板的功能呢(别一挤孔道全堵了)?对于这一点其实笔者还没想好,但是认为也许麒麟不要去适配高硅电池(膨胀问题简单点)可能是一种出路(个人观点,欢迎拍砖)。

还有一点是这个排气设置。前几天网上出来好多吹小米倒置电芯的,这个看的笔者莫名其妙。还是要在这强调一下,这个倒置电芯在行业内真不算什么大发明,然后这样的好处当然似乎是可以直接向下排(反正现在大家都讲究一个尽量不要向上),但是问题在于这样对于电芯极柱的腐蚀、电池包装配、电芯生命周期验证都带来了挑战,更不用说它的设计极柱和排气还在一起,与现在的热电分离提高安全性的理念是相违的。当然笔者再大胆猜一下,这应该还是因为小米这个车可能更低矮跑车范(毕竟人称亦庄保X捷),比其它几个竞品对于Z向空间要求更高,所以才有了这个妥协,但是也有技术上的挑战。

所以啊,工程上的东西,都是取舍,看你想付出什么再得到什么呗(咦,听着有点人生哲理的样子)。


瞎猜:麒麟未来方向如何?  

001的发布会上,笔者发现140kWh电池包这个配置在新款里已经消失了,现在清一色的是麒麟和神行。个人认为140kWh这个更像是CATL的试水之作,特别高比能的大重贵电池包并不是未来的主要发展方向(看看现在低成本解决方案的火热吧),1000km续航的示范意义不错,实用价值没那么高。而100kWh +合适的165Wh/kg左右的能量密度+ 快充很明显已经是大家共同追求的三元高性能电池的KPI指标了。

笔者自己机械背景有限,对于三合一冷板的性能的研究不深,但是个人还是认为极端的取消横纵梁(原教旨主义CTP?)可能会给机械性能达标带来挑战(你保留个一两根不就办了么),然后对于这个冷板对于电芯的膨胀适配作用,个人也觉得会是一个很有意思的点,值得持续跟进,看看尤其是它与高硅体系能够如何的匹配。

而对于泄气结构设计,个人还是觉得正置电芯,底下开排气是比较好的一个设计,不过就是得把Z向空间利用率整明白,像140度电那个一样的系统集成效率似乎还可以争取再提高点。

所以总体来说,麒麟电池很快都会真正进入市场批量交付,而想必下一代的技术也正在研发中,期待未来技术的问世。

笔者基于自己知道的公 开信息,在这里分享一些个人浅见,难免哪里有不足之处,也欢迎各位批评指正~

来源:弗雷刘
碰撞材料装配
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2024-08-07
最近编辑:1月前
弗雷刘
博士 动力电池 新能源行业科普
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磷酸锰铁锂电池终于装车了

声明 本文为个人业余时间所作,不代表任何组织机构观点。 磷酸锰铁锂电池是最近三年来电池业内的一大公认的发展方向,该材料理论容量与磷酸铁锂基本相同,但是电压平台高20%(4.1 VS 3.4),所以如果可以作出纯的磷酸锰锂(无铁),那么能量也可以得到20%的提升(其它条件不变的条件下),而如果锰和铁以X:1-X为比例,相应生成的材料就是LiMnxFe1-xPO4,能量密度可以达成x*20%的强化。而且该材料应该具有与磷酸铁锂相同的低成本潜力,因此在目前行业普遍关心低成本解决升级方案的今天,是很有诱惑力的。 电压平台:磷酸锰铁锂VS磷酸铁锂 (磷酸锰锂差是因为没有进行包覆改性等,发挥不出性能) 目前国内很多家企业都在研发磷酸锰铁锂电池,然后比较有名的自然就是宁王的M3P体系。当然,这个命名是有点玄乎的——似乎根据业内的说法,这个电池其实并非纯的磷酸锰铁锂,而是目前大家常说的锰铁锂-三元混掺体系。当然混掺后,性能(应该也包括成本等)就会成为锰铁锂和三元之间的状态。为什么要这么做而不是用纯的磷酸锰铁锂,无外乎是因为磷酸锰铁锂本身在加工性能、体积比能、循环性能以及内阻方面的问题,需要用三元做一个搭配,但是这样的一个体系的市场定位以及实际竞争力,不同的人会有不同的看法——理论上当然我们希望应该是介于铁锂和中镍高电压三元之间,能够结合两者的优点,如果能产生点协同互相促进作用,当然就更好了。 磷酸锰铁锂材料的潜在市场定位 两年多前马斯克先生就曾经发过一条推文,意思就是说下一代电池是含锰的,这无疑几乎90%指向了磷酸锰铁锂。去年其实就已经有了很多关于磷酸锰铁锂电池的量产新闻,但是至少去年特斯拉中国的MODEL 3 的升级(60 -> 66kWh)最终证明实际上还是用的磷酸铁锂电池,而不是磷酸锰铁锂。况且退一步说,考虑到该车型的电池包中的空间,以及已有磷酸铁锂电池性能相对保守的指标,就是干到70+kWh,用铁锂也不是什么难事,并不一定需要更先进的化学体系。 磷酸锰铁锂的SWOT分析,来自 2023 battery report, Volta Foundation 而去年8月奇瑞的诸多产品在工信部名单中亮相(说实话星途、星纪元、智界、瑶光这些名字真的是看的笔者云里雾里,不知道哪个是哪个),奇瑞也已经大方的介绍了自己将会是第一个搭载宁德M3P电池的车企。而经过再半年的时间,就在近来,笔者终于发现奇瑞-智界,以及瑶光插混C-DM产品 方面,M3P电池的更多性能指标被放了出来,订车也可以了——这就意味着是真正的量产,可以提车看看试试了。那在此我们也基于初步释放的信息,看看这M3P电池第一版到底怎么样:是骡子是马,拉出来遛遛。 智界:M3P定位中端电池?产品线配置诡异 先看智界,网页链接:https://hima.auto/zhijie/s7/configuration/ 在这里大家不难看出以下几点:1)奇瑞+华为,打造的产品偏高端 ,定价不算低,最高配要近35万了(不知道好不好卖); 2) 所有电池都是标准的30-80%充电15分钟,还可以,够用; 3)一共三个电池配置:最便宜的车62kWh (磷酸铁锂),次便宜的是82kWh-M3P(三元-锰铁锂混掺),次贵的是三元-100kWh,最贵的车又回到了82kWh-M3P电池。 说实话,这个产品序列我是看不太懂的。 因为一般来说,一个(电动)汽车产品肯定越贵的配置越高,一般就会用到更好的材料和技术,常常也会配置最长的续航,这是一个最基本的配置逻辑。而在这里如果把最贵的这个配置拿掉的话,这个逻辑还成立,但是最贵的车装的电池和中端的S7 MAX的电池是一样的,这个搞法就很奇怪了。说实话,这个操作我基本怎么也想不明白,欢迎大家拍砖。 说这个搞法奇怪的原因:如果你说磷酸锰铁锂和中镍高电压三元可以争一争,这一点我没意见,但是你要是说和高镍三元竞争,我就想说:洗洗睡吧。这个材料总体来说定位不可能超过高镍三元,身上带的基因就不是高端长续航的基因,这一点业内是有共识的。退一步说,如果你真这么好,那为什么自己不纯用,还要混上人家三元呢? 参考我前面说的“无外乎XX的问题”那句话。 所以从这个产品来看,M3P是可以达成比磷酸铁锂更长的续航的,但是也就中规中矩(82kWh),但是大概率上攻更高端的100kWh不太顺利(这个对于中镍高电压当然是小意思)。 然后另外一点有意思的是:M3P版相对于磷酸铁锂版贵出去4万块钱,我们不清楚这其中多少是与电池有关的。虽然电池要多20kWh,但是20kWh肯定花不了4万。所以这个电池的成本如何,也值得关注。 总体来说,这个电池性能还算中规中矩,定位算是在磷酸铁锂和三元中间,快充性能也可以。不过整个车的产品序列定的很诡异,然后这个电池的成本实际如何,这些问题都值得不断跟进深挖。 瑶光C-DM:中规中距的大容量插混电池 网址在这:EXEED星途瑶光车型 (exeedcars.com) 从这也能看出,特斯拉66度电不是M3P这个系列相比起码价格就亲民多了。然后这是PHEV,电池有两个版本:19度的国轩(三元)和34度的宁德(M3P)。看到这可能有的朋友会杠:哎,刘博,你看这里人家M3P比三元能量还多呢,分明这个才更适合更高端。对于这点我想说的是:1) PHEV电装多装少其实更灵活,不像BEV纯电一样常常是要装“满”电池的,所以如果这两边互相有出入,明显还是纯电这边更体现一个化学体系能达到的最高能力;2)其实即使磷酸铁锂,PHEV也是可以装到近40度电的,所以这个19度电VS 34度电其实也说明不了太多东西。 这两款电池看来有一样的快充能力。然后该M3P电池的峰值放电是9C-330kW ——挺厉害,不过不知道是几秒。 循环放电是1500次——这个对于磷酸铁锂可能就一般了,不过对于磷酸锰铁锂似乎还行,以及对于PHEV应该也是够用了。 冷启动和使用温度范围——到-35度,看起来是不错的,就是不知道有多少是其实来自于三元的混掺:纯的锰铁锂的低温性能应该不太好吧? 所以总的来说,这个混动电池性能还可以,不过比起现在的铁锂和三元的电池,优势到底在哪里,得定量的比一下,我觉得这才能看出些线索。以及这个车的配置:高端用M3P,中低配用三元,这个思路个人觉得也是比较清奇,也许与前面智界的考虑有所相通——也许是为了给M3P提面子? 毕竟这几个材料分别是什么定位,人家奇瑞自己都很大方的说了,大家自己看哈,似乎和我的理解也差不太多呢。磷酸锰铁锂定位介于三元和铁锂之间——毕竟能量密度大幅提升,比较的基准总不可能是三元吧。 小结 等了很久,2024年终于看到了磷酸锰铁锂-三元混掺M3P电池的量产装车。从现在已有的两款产品看,有点有意思的性能指标,但是其产品定位,以及和其它体系的真正定量比较PK,似乎还处于一个比较模糊的状态。我很希望众M3P电池系列们能明确其化学体系成分(说清楚多少三元多少锰铁锂),而且能起到里面的三元+锰铁锂材料 1+1大于2的效果,而不是一个单纯的材料机械混合性能办输出。而这个“化学反应”是不是能有,M3P体系的“MAGIC”到底在哪,我觉得我的评论不重要,事实怎么样才重要。 是骡子是马,该拉出来遛遛了。 接下来继续看吧。 来源:弗雷刘

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