03
软包:做大不易
车载动力电池还有另一个方向,就是软包。
软包电池早在1990年就被索尼率先开发出来,1994年便开始了软包电池研发,在 1998 年就已经被应用在了汽车之上。
但是将软包电池发扬光大的仍然是韩国电池企业,其中杰出代表就是LG化学。
(1)LG化学——车用软包电池鼻祖
LG化学在锂离子电池领域也是后起之秀,1995年开始锂电池研发,2010年生产世界首批PHEV软包电芯LMO/NCM111,2011年生产BEV软包电芯。
在电池的形状上,LG化学也是圆形、方形、软包三种形态都有。但是在汽车领域应用方面,LG化学选择了软包电芯。
软包电芯受制于铝塑膜,只能将电芯做得又宽又扁。
2010年LG化学研制成功首批PHEV软包电芯,在美国建设综合制造中心,2011年开始生产BEV软包电芯。
LG化学在材料领域有着深厚底蕴,其在铝塑膜方面的积累颇为丰富,或许也是其选择软包路径的底气所在。
LG方面的主流尺寸主要是159*11.3*290.5、159*11.5*290.5和99.7*11.3*301等几个尺寸。不过,为了匹配大众MEB平台的590模组,LG也做了拉长电芯,最长一边也接近550。
海外软包电池的代表企业还有韩国SKI和日本的AESC。
软包的特点是尺寸相对灵活的,但是做大不易。
在业内人士李先生看来,国际上能将软包电池做好的企业凤毛麟角。
软包电芯受铝塑膜所限,厚度上很难有所突破,长度方面受生产工艺所限,也有很大的瓶颈。
某车企相关负责人表示,其考察发现软包电芯长度做到500-600就已经到极限了,再长一些,生产工艺就算不过来账了,直通率就会大幅下降。
李先生表示,即使是LG,软包电芯的长度也只能做到600。
(2)万向为代表的中国软包电池进展缓慢
中国早期的软包电池代表企业之一是万向一二三。
1999年万向就开始研发生产针对车用的软包动力电池,但真正有所突破,是在收购美国A123之后。
2010年,万向的创始人鲁冠球在上海世博会上初次接触A123,对其优良的产品性能印象深刻。
要知道,此时的万向集团进入汽车零部件行业已经有30多年,进入动力电池的研发领域也有10年之久,前后投入了10亿美元研发费用,其产品仍然远不如A123。也因此,鲁冠球会经常感叹,A123在当时锂电池和储能核心技术才是世界领先水平。
不过,专业如A123,也会败走麦城。
2012年,A123发生了大规模召回事件,破产的A123被万向接手。随后凭借A123磷酸铁锂软包技术,万向一二三在车用低压48V领域占据了全球50%以上的份额。
万向在车用高压方面,路线是三元软包。据一位接近万向一二三的人士透露,2010年左右,万向软包电芯尺寸相对多元化,多是基于中国市场客户定制电芯,由于客户油改电的底盘差异,充分发挥了软包电芯尺寸多样化的优势,能够快速适应市场需求。
后期万向一二三将其48V低压成为全球占比份额最大,其48V电芯160*220的尺寸也逐渐成为主流,被沿用至中国很多纯电车型。
随着2015年VDA355模组开始普及,万向的电芯长度也逐渐向其靠拢,尺寸大约在355*100;2018年,590模组流行,万向也开发出适合590模组的电芯,尺寸大约在590*100。
软包电池
该人士也坦言,电芯长度做到600以上,良率和成本等就不能做到很好的平衡,还需要在电芯设计、工艺和设备等方面持续进行改进。
李先生解释说,由于软包电芯容量不容易做大,所以用在车上就要通过并联的方式,这样就要多做出散热和固定支架,加之本身软包电芯就没有机械强度,成组过程中的附件就会越来越多,软包本身能量密度高的优势,在成组过程中被抵消殆尽。
孚能科技和捷威动力也是中国软包电芯的代表企业之一。
不过,早期在中国,能够完美解决软包电芯生产工艺问题和成组难题的企业几乎没有,因此动力电池几乎被方形电池垄断。
目前LG的软包电芯主要配套,GM、Honda、Ford、Daimler、日产雷诺、Volvo等车企应用较多,国内应用软包电池的企业寥寥无几。
在李先生看来,软包电芯的最大优势是单电芯应用,应用在手机或笔记本电脑上是最佳方案,应用在车上优势并不明显。
短期来看,软包电池技术是被大部分中国车企忽视的技术,但是在未来固态电池领域,能否重获生机值得期待。
04
车用电池单体会越来越大吗?
回顾整个动力电池发展历程,很容易得出一个结论,就是随着电池对车辆匹配程度的加深,电池的体积看似越做越大。
但是放在相对微观的时间尺度来看,车用电池技术仍然处于百花齐放的阶段,很难说现在的主流技术未来也是主流。
例如,现在技术路线之一,电压平台跃进式发展带来的变化:电压平台由400V跃进至800V;但车辆总电量进程则是以每10度电作为一个台阶发展,电量的增长没能与电压平台的增长同步。
这种不同步带来的影响是,现阶段800V平台下,电芯的串联数在增长,一定程度上挤压了电芯体积增长的空间,因此,在一定阶段内会出现电芯体积缩小的情况。
以目前的技术水平看,乘用车三元体系下,400V体系下,蔚来100度电的车型做到285Ah电芯(250.3*66.72*112)或许是最大尺寸;800V体系下,不做超过1000公里的超长续航车型,即按照单车最大150度电计算,单体体积对应最大的容量在200Ah左右,对应宁德时代的典型尺寸是54*174*201。
整体来看,动力电池电芯尺寸的发展方向,最终还是技术、成本控制和制造体系等各方面相互平衡的结果,很难简单说电芯的发展方向是越来越大或者越来越小。
但可以肯定的是,随着车企越来越了解电池,以及电池企业越来越了解汽车,通过不断磨合和调整,未来会有更加适合车用的电芯尺寸诞生。
——END——
原文标题 : 扁矮胖长,动力电池奇形怪状演进史