小米造车之电池局:麒麟电池+CTB 体积利用率77.8% 自建PACK工厂

NE时代新能源/Leon

阅读 3669    更新于2024-01-02 09:28:18

雷军最后一次创业,将筹码押在了新能源汽车上。

12月28日,小米汽车召开技术发布会,悉数汇报了这1000余天造车历程和最新成果。

本文主要聚焦电池部分。小米自研 800V碳化硅平台,自建PACK工厂。

宁德时代、弗迪供应电池小米自建PACK工厂

按照此前申报的信息,小米SU7申报了4个不同续航版本,由宁德时代和比亚迪供应。

宁德时代提供电芯和PACK,对应电量101kWh,645.8kg,电池包能量密度156Wh/kg左右,比亚迪供应磷酸铁锂的刀片电池,电池包由小米自制,电量73.6Wh/kg,能量密度在127Wh/kg左右。如果实际能量密度与此相符合,宁德时代的应该是磷铁的体系,比亚迪刀片电池能量密度这么低应该是小米在PACK层级的设计与现有行业普遍水平相比还有提升空间。

雷军在发布会中提到的CTB电池平台上限电量150kWh,成熟体系132kWh,比起数字,我更好奇最后能不能、会不会做出来。

电压层面,根据此前曝光的信息,101kWh电池包电压做到了726V,单体电量139Ah左右。电压与小米在发布会上宣布的最高871V有差异,所以这个指标应该是碳化硅平台最高电压。

800V电压平台,能较为轻松实现长续航,降低其他高压部件的能量损耗,最大程度上兼容现有充电桩,但同时面临高零部件成本、开发成本以及市场有限导致的性价比低的问题,加上800V供应链目前没有400V体系成熟,相关配套不完善,要解决的问题比较多。所以整体来看,小米及其他整车厂推800V,成本肯定会有所增加,要么传导到消费者,要么小米自行承担。

CTB+麒麟电池 体积利用率77.8%

电池包上盖与车地板合二为一, 释放 10mm的高度,集成效率提升9.1%。 CTB设计,然后结合宁德时代麒麟电池大面冷却、电芯倒置的方案,融合思路是 有的。

多功能弹性夹层将隔热板、水冷板和横纵梁三合一,提升6.5%集成效率。

17层高压绝缘防护,电芯沿厚度方向排列,双大面冷却,就是麒麟电池的思路,水冷面积7.8㎡。每排电芯侧面贴气凝胶,165片。此外,小米还通过线束优化增加3%的空间。

发布会提到的电池层面的物理防护,顶部支撑3层、侧碰防护3层、底部防护8层。上面主要是一些钢材,底部主要是防撞梁、防石击PVC涂层、底护板、耐高温云母板、泡棉、缓冲空间、复合纤维龙脊结构,侧碰防护主要是缓冲结构泡棉、电池包铝边框、门槛,顶部支撑主要由钢横梁、边框及上盖。基本思路就是顶底部钢材,侧边铝材,叠合防护缓冲材料,只不过是把方案拆开了介绍。

电芯倒置 提升Z向空间利用率

电芯倒置也是小米宣传的一个点, 释放 7mm的高度,集成效率提升5.8%。

因为小米采用的是CTB的方案,上盖是车的地板,极耳朝上需要预留变形空间(考虑上盖踩踏问题),朝下放置这个空间就节省出来了,再加上小米SU7是轿车,电池包Z向高度更敏感,所以才会有这样的设计。

防爆阀向下,从热蔓延、热失控的距离上来说,理论上有助于提升乘员舱的安全。

但是电芯倒放,正负极与泄压阀在同一端,如果是第一代麒麟电池,底部集成了结构防护、高压连接和热失控排气等功能模块,理论上一旦发生热失控,热和电还是会互相干扰。

所以宁德时代在升级版的麒麟电池中,做了热电分离的方案。

极氪009搭载的量产版麒麟电池中,正负极在上,泄压阀在下,进行热电分离。一旦热失控产生的气体、液体和固体,不会直接喷在正负极及高压连接部件上。

极氪009搭载的麒麟电池包

比亚迪的刀片电池、蜂巢能源龙鳞甲电池、欣旺达快充电池,哪吒天工电池,上汽魔方电池以及欣旺达快充电池1.0Plus版本,都是将防爆阀朝向和电芯极柱分离开,往不同的方向,在此基础上,将电芯泄压阀面朝下,将原来侧向通道泄压改为朝下泄压。一旦发生热失控,泄压通道与电气分离设计更有利于提升安全系数。

蜂巢能源龙鳞甲电池

上汽魔方

哪吒天工电池

另一种方向是结合电池长薄化的趋势,两侧出极耳,另一边布置泄压阀,应用热电分离方案。

除了热电分离,捷威动力在2023年上海车展上给出了另一个方向,即气液分离。

气液分离方案主要设计在捷威动力海绵系统电池包上。在电池包纵梁上设有气液分离装置,气体通过上盖导气槽引导导出,液体通过整车的膨胀壶,包内压力增加,液位在压力作用下下降,冷却液通过整车膨胀壶进行暂时收集。

这种方案的核心难点在于如何将热失控时喷发的气体和液体进行完全分离,如果是物理方式,应该会增加部分设备,如果是通过化学物质,也会延伸出其他需要解决的问题。但是热失控产生的气体、固体、液体是三种不同的形态,一旦热失控是混合存在,所以分离过程势必比较复杂。

目前装车搭载的电池方案中,宁德时代和比亚迪正在落地提出的方案,其他家也在跟进,具体情况可以持续关注。

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