宁德时代电池设计

来源:小九直播下载电脑版官网>    发布时间:2024-08-11 10:28:31 1次浏览

  车型支持 750V高压充电平台,量产的车型中把电芯快充速度提高到2.2C,实现了10%-80%大约25分钟左右,30%-80% 15分钟左右。这在目前稳定快充能力还是名列前茅的,这个电池的最高容量还达到了116kWh,最高的充电功率峰值为240kW

  第二个就是安全方面的设计,因为有116kWh的最高能量在,电芯的单位体积内的包含的能量为245Wh/kg,如何保证电池系统安全,就很重要。这里也是采用NP不热失控来设计的。

  首先还是最重要的,快充电池。这是国内首款量产的高电压三元体系2.2C快充电池,在开发前期的目标是10分钟能够增加续航200公里,电池产品规划的时候考虑到90度,116度电,下一步可能还会有更高电量的配置。

  而这款车的电池可用空间是平台化的,通过不同的电量和电驱动系统为整车能适配出600公里到800公里+的多种里程。

  现在首先的问题,是怎么实现快充?阿维塔11支持 750V高压充电平台,能达到 2.2C 超级快充能力,最高的充电功率能达到 240kW

  这款电池在材料上:我们第一步来看,兼顾高单位体积内的包含的能量、快充、长寿命石墨技术需要克服快充速度与能量密度的矛盾;快充速度与寿命的矛盾;超级性能与供应链的矛盾; 因此在阿维塔的电芯方案里面,通过材料层级的创新,独特的改性处理解决了矛盾点,石墨颗粒采用核壳设计,多孔包覆层的阳极材料表面,提供丰富的锂离子交换。所需要的活性位点,极大地提高锂离子电荷交换速度和锂离子的嵌入速率;高能量密度内核匹配高动力学表面(快离子环)

  导入各向同性技术,优化锂离子传输路径,使得锂离子可以从 360 度嵌入石 墨通道中,实现充电速度的显著提升 ,这是快充技术最最基础的部分。

  事实上,通过智能化筛选、改性后就可以获得表面稳定性能更好能量密度更高的三元正极材料,这也可以实现快充和能量密度平衡,兼顾安全性的最主要方法。

  传输介质电解液,开发了特定的电解液,在电极内部构建高效的三维立体导电网络,减小电芯的内阻和发热,提升了倍率性能,使得材料性能更稳定,既能快速充电,又能保证我们的高能量密度,以及安全的材料性能。在阿维塔的电芯里面,通过优化溶剂及锂盐组成,降低电解液粘度,保证溶剂化程度,促进锂盐解离, 从而获得较高的电导率。通过开发改良添加剂,降低界面阻抗,增强正负极界面的离子传输。通过改良电解液基因,有效减少了固液界面间的反应产热,显著提高了电池耐热温度及电池的热安全性。

  实际上在方壳电芯(245Wh/kg)上需要做的内容还是挺多的,实现稳定的快充对于电芯的配方修改内容比较多,特别是控制电芯的阻抗和发热。

  基于这些技术,电芯可以实现2.2C快充,电芯能量密度高达245Wh/kg,30%-80%SOC快充最快15分钟。而这款产品在低温的环境下,北方使用环境是零下10度,能实现60分钟从零电量到满电量快速补能。

  从结构来看,阿维塔11用到的电池系统采用了宁德时代先进的CTP技术,与传统电池包相比,能量密度增加10%以上,零部件数量进一步简化,装配效率能够提升50%。这个电池系统为了适配快充的能力,在冷却系统上做了特别的设计,开发非常特别的多流道的智能化分配水流的热管理平台,整个系统温差能够控制在3度以内。

  事实上,CTP平台是一个系列产品,阿维塔的平台将来会规划运用宁德时代新一代麒麟电池技术,打造更高快充性能,更长续航里程的产品。Part 2 电池系统的安全设计

  1)隔热的设计,选用的是一些航空级的隔热材料,能够对电芯进行有效地保护。隔热材料在满足不同化学体系电芯膨胀对空间的需求条件下,在第一层隔绝电芯之间的热失控

  2)针对电池包系统,通过三维仿真模拟电芯失效时气体扩散路径,做好排气通道优化和泄压系统设计,即使在极少数极端情况下有电芯出现失效,每隔一定的电芯数量间都采用高温绝热复合材料,然后配合防护罩设计定向排爆出口,将高温气火流排出

  3)排气:通过设计多种类换流通道设计,控制热源按预定轨迹流动,减少对相邻电池区块进行热冲击;并且控制电芯热失控排出的气火流,在不同结构通道内的均匀分布,设计纵向通道(底部换流通道)等,避免对相邻的电芯产生急剧性的热冲击,引发第二次热失控;

  4)绝缘设计:对电池包内的高压部件进行绝缘防护,对电池包内的高压连接及高压安全区域进行高温绝缘防护设计。

  通过模拟一些极端、小概率情况下,如果真的有一颗电芯出现了失效,能够在系统级别保证电芯的失效只局限在这单颗电芯,不会蔓延,确保电池系统全生命周期安全。在百人会上,宁德时代的8系产品已实现NP(不热扩散),在这台车上是在中镍NCM523,在这个化学体系里面有非常多的创新,比如说安全性,稳定性。

  在现有的结构设计和电池化学体系设计中,宁德时代在量产的产品中,给出了相当有诚意的设计。而宁德时代也是引领了中国的安全设计,目前中国已经开始逐步普及电池系统的安全监控,配备24小时全天候的监护,设置了一个监测安全的传感器,通过后台的数据可以在一定程度上完成实时监测系统的运行安全,如果线秒以内发出预警信号并采取智能化的防控保护措施。

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