2022 xEV电池论坛1:CTP/CTC渗透率将超90%,电池侧冷板需求大增

NE时代新能源 更新于2023-01-03 20:42:01

2022年锂电池材料经营了飞涨,动力电池的价格而因此也上升。但新能源汽车在巨大的价格挑战上面仍然迎来了大幅度的增长,今年销量有望超过600万辆。新能源汽车产业面临着重大的挑战,同时也孕育着巨大的机遇。动力电池作为新能源汽车最最重要的零部件,是所有产业从业人员都无法忽略的一个重要环节。

NE时代举办了xEV电池技术论坛,希望产业链的上下游的成员一起来探讨一下,在巨大的成本压力下,动力电池到底还存在哪些降本的机会和方案,电动汽车快充的电池进展如何,新一代的圆柱电池、钠离子电池到底何时能够商业化,产业链上游的材料、设备供应商是否都已经准备好了?

NE时代曾丽平:降本仍是主旋律,选用电池材料、调整电池包电压,对应不同续航需求

目前等所有的主流车企,除了比亚迪之外,长安,吉利,奇瑞,长城,上汽、广汽、一汽、东风等等都是从商业层面考虑跟进插电混动的车型规划,在DHT系统方面都已经有了自己的量产产品。与比亚迪相比来说,其他车企碰到的最大的挑战是电池成本。比亚迪采用了磷酸铁锂的低成本电池,但其他家目前可能还是用的是三元锂电池,电池成本比较高。所以其他家的挑战在于有没有更低成本的电池。目前低成本的PHEV电比较缺少一些相应的资源。

我们可以看到磷酸铁锂市场份额已经超过了60%。一方面磷酸铁锂成本比较低,另一方面随着刀片电池方案的出来,更多长续航的车型也开始去选择磷酸铁锂。

未来乘用车动力电池的发展趋势:1、目前动力电池成本高仍然是电动车主要挑战,降本仍然是主旋律。车企端会加快推动低成本技术的商业化应用。据NE时代的了解,除了特斯拉和比亚迪之外,其他车企的新能源汽车销售几乎是全部处于亏损的状态。目前车企的成本压力非常的大,急需通过大幅度的降本来缓解压力,其中动力电池就是主要的降本对象,所以磷酸铁锂会成为更大的市场主流。而且,CTP和CTC技术加速商业化。钠离子电池,有可能会在部分A00市场尝试来应用。而且,越来越多的整车厂会自制电池,会从PACK端逐渐延伸到电芯端。

2、经过统计,到2025年,整个新能源乘用车的电池需求大概会在600GWh,2027年大概是到766GWh,其中30万元以上以及15~20万元的整车可能是对电池的需求量最大的两个细分市场。

3、越来越多的车企要去推出大规模地应用800V技术,通过提升整车电压平台来提升充电体验。

4、随着整车平台高压化,整个电压平台拉宽,主机厂可以通过调整电池包电压来应对不同续航的需求,从而来减少电芯的型号和数量。

零跑汽车宋忆宁:CTP/CTC渗透率将超90%

国内外众多的车企、电池厂商已将目标锁定在了电池车身一体化的技术突破上。从特斯拉到零跑汽车再到比亚迪众多相关企业,已经加速CTC电池车身一体化技术的布局和开发以及产业化、商业化的应用。

有机构预测,2030年,我国电池车身一体化技术的市场空间或将达到8500亿元。电池车身一体化技术在空间、续航、驾驶体验方面具备明显的优势,尤其是在高端车型方面。随着CTC技术瓶颈不断地被突破,预计在2024年CTP和CTC的渗透率总和将在市场上超过90%。

零跑从今年的4月份发布CTC技术,到9月份大规模的量产应用化,可以说在这半年时间内,确实实现了批量化、商业化的进展。目前的话零跑CTC装车已经超过了7000台。

CTC要求主机厂从更早的阶段介入到车型的整体设计之中。这就要求车厂一定要具备极强的自主研发设计能力,不但是具备底盘、整个车身的设计能力,同时一定要具备电池系统、BMS以及整个结构系统的自研自制的能力。零跑是全球整合程度最高的新型电动汽车公司。实现了智能电动汽车所有核心部件、系统和电子部件的自主研发设计与生产制造。

零跑与其他家最大的区别是实现了无电池包化,真正地把电池包的上盖,包括一些加强梁支撑结构集成在车身里面,集成在底盘里面。另外,零跑CTC与整车适配度最高,可快速柔性化的批量生产;高度集成化和模块化,可跨平台适配未来各级别类型的车型;强扩展性,可适配智能化、集成化热管理平台和系统,未来可兼容800V高压平台,支持400kw超级快充。

纵贯线朱俊明:6系芯材、双面平结构、电池大面侧冷板需求大增

液冷板本身的防变形能力/爆破性能、耐腐蚀性、导热性能的决定电池包冷板的换热能力。且根据这个诉求,从铝材的成本推导出液冷板的成本,推导出电池包成本的需求。综合技术和成本的要求,希望冷板的需求在于重量要轻,导热性能要好,防腐抗疲劳性能强,工艺性能优异。

铝轧制材作为液冷板主要材料,具有良好的热传导性、机械性能和耐腐蚀性,现如今已经广泛应用于新能源电动车热管理领域和储能领域,在近些年来需求大增。

在过去一段时间里,液冷板的主要材料为3系铝合金。随着对液冷板屈服强度要求的提高,纵贯线进行了6系高强耐腐铝合金的开发。6系材料的推广应用可以简化托盘的结构,同时减轻材料的重量,进而减轻电池包的总体重量。此外正在研发新型液冷板钢铝复合材料,将在储能行业推广用。

纵贯线最近开发出一种双面平结构,由两块均温板中间夹一块流道板的夹心结构。该结构的上下面可以进行热量传递,增加单面换热面积,同时冷板液流通量得到提升,并且具有一定的承重能力。虽然成本和重量会有所增加,但可以通过优化冷板结构来适当降低。此结构利大于弊,值得开发推广。

随着新能源车的保有量越来越大,人们对于快充的需求日益增加,对于动力电池传统的底冷以及上冷已经不能满足电池快速充放电的散热需求,针对这种情况,侧冷冷板的结构将成为现阶段冷板发展的一大趋势。

对于主机厂推广的4C以上超快充技术,电池产热很大,传统的液冷板已经难以消化这些产热量,电池温度容易飙升到60℃以上。新的电池热管理冷却方式由此而生,其中浸没式冷却,是目前正在研究的方向之一。

长安新能源喻成:脉冲加热,技术挑战难度大,但加热速率超越其他加热技术

当前纯电动汽车还面临几个痛点,如低温情况下电池活性受到影响,会带来一系列的电动车的使用问题,如续航里程衰减,充电变慢,动力变弱。站在电池企业的角度,主要是通过电芯来提升电池本身的低温性能。 站在 主机上的角度,主要是通过一些加热技术、保温技术来保证电池工作在比较好的一个温度下。除脉冲加热技术,其他厂家在常规技术手段上保持一致。

目前来看的话,脉冲加热的速率要快一些,平均加热速率在2~4℃/min,加热功率在0.15~0.2kW。其他技术现在面临主要的一个问题就是加热的速率比较慢,大概是0.1~0.8℃/min。同时在加热过程中能耗还很高,整个功率消耗大概是在0.5到2kW,所以整个加热本身要消耗的电池的电量也比较多。

长安新能源首创开发微核高频脉冲加热技术。该技术主要是利用电驱的电感和开关特性,在驱动电机和电池之间通过产生高频的脉冲电流,通过电池的内阻来实现自加热。实测基于磷酸铁锂电池,可以实现零下30度电池温度的加热速率达到4℃/min。这是一个非常快的一个加热速率。然后基于此我们实现整个动力性提升50%,充电时间缩短15%。

蜂巢能源张海建:LCTP三次迭代,磷酸铁锂也能突破800km续航

蜂巢能源通过CTP、LCTP进行PACK设计方案迭代,以不断提升成组效率、降低成本为目标,并且最大程度兼容传统长度355mm和长度590mm模组的PACK匹配,可以根据客户现有包络空间进行升级替换。如从MEB到CTP,减少汇流排及采样连接30%,减少pack结构件10%;从CTP到LCTP,整体电量提升24%,空间利用率提升15%,能量密度提升8%。

2021年,LCTP从1.0迭代到2.0。与1.0相比,LCTP 2.0冷板集成上盖,复合材料底板,非电芯区域高度减小5mm;三明治结构提高整体刚度,取消横梁,简化模组结构,可释放PACK长度空间60mm以上;模组和CCA部分免维护,BMS和BDU独立维修窗口;简化线束链接,线束长度减少80%。体积成组效率达到70%。

通过迭代,蜂巢能源现在其实在追求的是,更极致的安全、更极致的性能、更极致的成本以及更极致的续航、更极致的兼容。今年,蜂巢能源LCTP迭代到3.0,龙鳞甲电池以第二代短刀电芯为核心,通过系统设计形成更为坚固的防护。第二代短刀电芯采用底部防爆阀的方式,pack层级热电分离,通过极致空间利用形成突破76%的成组效率,热管理方面做到上下多面冷却,同时更适配多种材料体系及A00~C级各种级别车型。最终,LFP体系可实现800km续航突破,NCM体系可突破1000km。

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