【EV视野原创设计】在大家的认知里,特斯拉作为一家技术发展趋势较为“极端化”的新能源电动车公司,总能在一些创新方面作出令人惊讶的行为,就比如说它所使用的无极耳4680电池等。自然,在电池技术层面,作为全球电动汽车发展更为迅速且行业领先的我们,在这一方面自然也就不甘人下。
在此前的一份有关驱动力电池的专利权表明中,我看到了来源于比亚迪最新棱柱体电池专利权。从专利图上我们可以看得出,全部电池的排序就跟“蜂巢”一样,由好几个六边形棱柱体拼接成的。那样,这一款电池与特斯拉的4680对比,又有什么样的特点呢?今天E说就懂,就来讲讲。
大家先说一下比亚迪这一款最新六棱柱电池。
最先,这一款电池为什么会被设计为六边形棱柱样子?就是为了与目前市面上比较常见的圆柱体电池有一定的区别而做的“模样”吗?实际上并不然。
在人类持续发展的长河中,绝大多数科技进步发觉全是来源于当然,而且这个六边形亦是如此。蜜峰我想大家都看过吧,他们所工作中居住的地方蜂巢的外型是我们经常见到的六边形。
一般来说,蜂巢是通过无数尺寸同样的房孔构成,每一个房孔全是正六边形,且也被其他房孔包围着,2个房孔中间只相隔一堵蜡制的墙。为何多是正六边形呢?第一,我们都知道在所有样子中,等边三角形是比较牢固的构造,而把两个牢固的等边三角形上下排序,则总结出了一个等边的正六边形,其实就是蜂巢的构造。而蜜峰身体基本上就是圆柱型,蜂在房孔里既不有多余空间也不觉得拥堵。
因此这到底总结出了一个结果,六边形的蜂窝状组成不但牢固,或是最方便使用的方式之一。
蜂窝结构的优势又被应用在运送或是装饰设计等方面的硬纸板以上
返回比亚迪这一款新式电池,其的特点就是好似蜂窝状一样,使用了正六边形棱柱构造。依据专利权上统计数据显示,其全部外壳(盖体 外壳)高度在60-150mm中间,外壳内接圆孔径在15-60mm间。值得一提的是,专利权中也提到:“外壳高度能够为90mm,外壳1的内接圆孔径能够为40mm”,但根据电池的命名规范,我们能称这一款电池为“4090电池”。做参考,特斯拉4680电池高度为80mm,孔径为46mm。
那样,这一款六棱柱的“4090电池”,对比特斯拉的4680电池,能够带来什么样的优点?大家从这几款电池的应用情景谈起。
现阶段的纯电动汽车型在科技的不断迭代发展趋势后,在提升汽车的续航力层面,除开寄托在电池材质上的开发外,在电池包的结构优化设计方面,也提出了对应的技术发展趋势。由于在所有电池库中,也包含了电池智能管理系统、热管理系统、高压低压控制回路等部位,它们遍布占据着电池全面的一部分净重和室内空间,其组合高效率在60%~70%!也就是你买了一套房,这60%-70%只是你的使用的面积,而剩下来的为房屋公摊面积。依据中国某公司所作出的观点,一个单个比能量提升300Wh/kg的电芯,由于受制于传统式电池包的组合方法,电池系统软件方面的比能量还是处于160Wh/kg上下。
因此,根据提升电池包的内部构造,抛开或是简单化一些搭建,来拓展室内空间容纳大量电池,这个就可以有效的提升电池包整体上的容积,这当中非常有象征性便是特斯拉的CTC与比亚迪的CTB技术性。
特斯拉的CTC技术英文全称是Cell To Chassis,翻译中文是电池汽车底盘一体化。特斯拉将电池被交叠铺平在车体汽车底盘当中,在其中电芯正级朝下置放,在正极端化进行电芯的串联和并联联接,但在电芯中间设置权限蛇形管,以对电芯的侧边开展制冷。因此换句话说,特斯拉把电芯排序在汽车底盘上,而电池舱前后左右相互连接起2个车体大型铸件,驾驶舱木地板没了,以电池顶盖替代,坐椅立即安装于电池顶盖上。
而比亚迪的CTB技术性,其实就是Cell To Body电池车体一体化技术性,它把全部电芯集成化在房的身上,其电池顶盖取代了车里瓷砖的一部分,及与前后左右承重梁形成一个整平封闭的完全体用于防护乘客舱。由此看来,比亚迪将电池系统软件作为一个总体与车体集成化,而电池自身的密封性及防水要求能够获得满足,电池与组员舱的密封性也较为简单,风险可控。
因此,这几款电池技术性最统一的特性,就是把电池彻底铺平在汽车的汽车底盘或是依靠汽车底盘位置以上,大部分其承重的不止是车子电池容量尺寸,更重要的是变成了车身结构件的一部分,因此对于电池单个强度标准就非常高。
大家然后把话题讨论绕回家,一个是特斯拉的4680圆柱电池,另一个是比亚迪六边棱柱体“4090电池”,它在汽车底盘电池的应用层面有啥不一样呢?
最先,在承载能力上,4680圆柱体单个电池一起组成时,邻近2个圆柱体单个电池中间空间比较大,会使圆柱体电池队的机械稳定性不足,在受外界震动或冲击性的时候会很容易造成短路损坏状况,严重影响到汽车的安全性。而六边棱柱体“4090电池”,在组合以后,因其六边形的构造,能够促使电池单个以前没有间隙,从而提高了电池队的承载能力。此外,据媒体报道六边棱柱体“4090电池”外壳材料有可能会选用铝合金型材。这样既可以确保驱动力电池强度,又能减轻电池包重量。这类高韧性电池包的价值不但在安全系数层面,或许将会是比亚迪将来发展的趋势。
但是有些人说,我们可以用正方形电池啊,那样不都能消除电池间的间隙吗?实际上方壳单个电池即在组成后尽管可靠性不错且牢固,但方壳单个电池的容积太大,换热效率低,热管理难度大,且长期用下电芯澎涨难题解决不了。而且,在针对电池种类选择上,小容积的单个电池会拥有更多适应能力,实用性强,而正方形电池则由于单个很大,因此在适应能力就比较保守,实用性略输一些。
那除开电池抗压强度外,4680圆柱体单个电池与六边棱柱体“4090电池”在其他方面也是有着不一样的特性。之前我们在叙述蜂窝结构时提及,因为选用六边形构造,因而内部结构空间会比环形大量。因而,选用六边棱柱体的“4090电池”愿意容下更多锰酸锂电池,以增加极芯的使用期,与此同时将好几个电池联接为电池模块时,也有效提升了外界实用率。
此外,2款电池在电芯正负极片上,也是有着完全不同结构。
从专利图上来说,比亚迪六边棱柱体“4090电池”电芯的正负都设计方案在这里一个盖体中。在其中,中心点的圆柱型为负级,外侧的三个突起长方形是正级。因为负极端化子建在中间与周边的三个间距设定的反极端化子间距相同,所以可以确保每一个正极和负极间的电阻器相同,从而可以确保电池的均性温,并且也巨大程度地缩短电子的传输途径。
这相当于,传统电芯单个只有一个极耳,而这相当于一座大办公楼仅有一部电梯。而比亚迪的六边棱柱体“4090电池”的三极耳构造就等于是在一座办公楼含有三部家用电梯,因此工作人员上下楼梯速度要迅速,电子器件商品流通就会更顺快。
此外,一般来说,电芯在工作时也会产生很多热,而电芯发烫则都集中在正级地区,因此比亚迪把它放置于同一侧,这对排热来讲,可以更加多加强一侧就可以,增强了规划的协调能力。此外,比亚迪六边棱柱体“4090电池”单个邻近中间配有排热件,邻近2个电池造成热量能通过排热件完成排热,因此能够扩大电池的导热总面积,提升电池模块的换热效率,但是现在暂时不了解排热件具体的布局结构是什么款式的,但基本都会应用技术性比较完善的水冷散热去进行电池减温。
但是,有一点要说的是,因为使用了更加密切的蜂窝结构,因而比亚迪这一款电池的电芯中间基本上处在背对背状态,因而热传导会变得很快速。而特斯拉的4680尽管在电池排序上会有很多间隙,但这个间隙中间空气可以起到一个传热系数实际效果,所以会减轻热传导的产生。但比亚迪如今最主要的电池原材料为磷酸铁锂。但该种类电池在充电放电时自身所形成的发热量要小于三元锂电池,所以也多多少少减少了热传导速度。
特斯拉的4680电池则使用了无极耳方法,实际上无极耳只是一个“浮夸”这样的说法,它还是有极耳的。只不过是它们都集中在了一边,所以更准确的叫法该是全极耳设计方案。要记住,现阶段比较常见的电芯全是“水晶果冻卷设计方案”款式, 这是一种将负极、阳极氧化和挡板卷在一起,根据负极耳和阳极氧化耳传送到电池容器的正极和负极接线端子。那样设计方案的好处是将正负集流体与后盖板外壳相互连接,进而加倍扩大电流量传输总面积、减少电流量传输间距。与此同时大幅度降低电池内电阻,降低热值增加电池使用寿命,并提升充电放电峰值功率。
此外,在电池包内部结构,所使用的蛇形管的布局与挂车车桥方位平行面,能够减少蛇形管长短,从而降低流体密度,提升制冷的均匀度。而且在电芯一侧配置了八个减压阀,基本上遍及电池包的侧边,这么做的好处在于,一旦发生了热失控,可以直接打开减压阀,减少电池着火风险性。
最终,再说一下这几款电池的加工工艺。
最先,比亚迪六边棱柱体“4090电池”与特斯拉的4680电池全部采用圆柱体缠绕极芯加工工艺,其比传统叠片工艺具备电弧焊接非常容易,生产制造较为简单的优点。
此外,比亚迪六边棱柱体“4090电池”因为选用有极耳设计方案,因而在生产上要相对应的简易很多。而特斯拉的4680因为使用了全极耳设计方案,其加工工艺有切叠法和揉平法二种。切叠法是特斯拉所采用的一种解决方法,主要是通过斜切成薄片翻卷,表层波动比较大,易造成极耳因触碰水平不一致,内电阻一致性差。除此之外,当锰酸锂电池引入时,因为两边也被极耳封闭式,没法持续注液生产制造。揉平法是中国的国内公司广泛应用的一种计划方案,此方法根据超音波或机械设备磨擦将极耳搓成端口。极耳在铺平环节中,很容易产生金属材料碎渣,造成电芯自放电率太大,乃至内部结构短路故障。除此之外,揉平后端口较高密度,锰酸锂电池无法进到电芯内部结构。这种都会成为提升电池生产效率的一大难题。
因此在极耳的生产制造层面,比亚迪六边棱柱体“4090电池”好像会比特斯拉的4680要比较容易些。
结语:
综合性来讲,比亚迪的六棱柱电池在承载能力、比能量与加工工艺层面要更加好于特斯拉的4680电池,可是因选用更加紧密的排序方式,因而比亚迪的六棱柱电池在导热层面效果还是挺有疑问的。不过要是这一款电池如果一直选用磷酸铁锂材料得话,坚信这一问题不会对电池有很大影响。
但是总体来看,对比特斯拉早已安装上车的4680电池,比亚迪发布这一款六棱柱电池在最后的产品落地中还需进一步的发展趋势,尤其是在电池正极材料层面。尽管目前磷酸铁锂电池大概比三元划算10-20%,可是三元驱动力电池原料价格凸出是短时间状况,从原材料原素储藏量上来说,将来三元电池原料价格一定会回到正轨水准,到那时候磷酸铁锂的低成本优势也许会消退,加上磷酸铁锂比能量非常低,不符将来驱动力电池里程数规定相对较高的发展趋势,因此比亚迪该会充分考虑将来电池销售市场格局转变,针对高镍或其他类型密度高的电池进行全方位产品研发,去满足市场需求,因此这款六棱柱电池或多或少只是一个对未来布局的桥梁而已。
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