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虽“躺平”却能更安全?探究魔方电池的“不可能”

时间:2022-8-11 11:47:33  来源:EV视界

    对于纯电动车型来说,我们不止一次讲到电池的安全关乎整个品牌的口碑与影响力,因此,在这方面各大主机厂都必须认真对待。

    纵观整个纯电动汽车的发展史,大多数的车辆自燃问题都源自电池安全,而影响电池安全的莫过于电池的短路形成的热失控现象,所以制约电池热失控的技术,就成为现在各大车企最为重要的研发方向。

    近日,上汽荣威在线上讲解了搭载在荣威iMAX8 EV上的魔方电池。其实刚听到这个名字还觉得挺有意思,不知道相比较麒麟电池和刀片电池,魔方电池又会有怎样的不同,而通过此次讲解,我也大概明白这款新电池在安全、续航方面的独特之处。

    魔方电池最先出现在6月,是基于“躺平”概念而打造的。说实话,当我第一次听到这个“躺平”概念时,脑海里总闪现出一系列关乎描述这个词的画面,但它们似乎又跟电池技术不着边。其实,是我想错了。

    魔方电池所谓的“躺平”,其采用的全新电芯排列方式。目前,在市面上大多数品牌的电池都采用了铝壳方形电芯,而它们大部分都采用传统的立式布局,但魔方电池相比它们而言,采用了全新的躺式布局,也就是说将电芯横着平铺在电池包里。不过,这里或许您会认为将电芯横着平铺能有什么意义?那我这么说或许您就能明白了。

    首先,平躺的好处就是能减缓热失控的蔓延。一般来说,在传统的立式布局,电芯与电芯之间的接触面积比较大,并且两个面积最大的面均和其他电芯相邻,因此即便是中间会有材料间隔,到了电芯发生热失控的时候,很容易因为一个电芯的热失控而波及更多电芯,形成了一个“骨牌效应”,一个倒,挨个倒,从而引发危险事故发生。

    而魔方电池所采用的躺式布局,将两个横置的电芯上下叠加成为一组,这样看虽然还会发生电芯面积最大的一边相接处,但每两节电芯仅有一个接触面,而传统的立式布局是n=n-1个接触面,也就是两边都是接触面。所以在热管理方面,躺式布局更方便控制电芯的热失控处理,即便是一节电芯发生热失控,更大概率也仅能波及一个电芯,延长了蔓延的时间,并且在热失控的时候,热量会向上发散,而左右的接触面积较小,因此降低了对周边电池的影响,增加了动力电池的热失控安全性。

    不仅如此,躺平电芯各个电芯两侧有绝热材料,背靠立式的冷却结构,而在电芯之间,除了冷却板之外还有结构板,加上电芯两侧的绝热材料,总共有三种冷却结构,从而实现电芯之间更好的热失控管理。

    另外,作为一款新型的电池,魔方电池在续航方面也有着突出的表现。

    首先,“人如其名”,魔方电池正如它的名字一样,可以根据不同车型的内部空间,进行更自由地排列组合。据介绍,该电池系统可以根据不同车型的需求,研发出不同厚度的电芯,这样就能更合理地改变动力电池组的高度。比如,我们常见的动力电池组厚度为120mm左右,而魔方电池因为采用了躺式布局,因此其电芯厚度可以进行变更,可以灵活地应用于不同车型产品上。

    根据介绍,针对不同的电池容量,魔方电池将提供三种不同的电池模组厚度,对应电池内部不同的电芯串数,可以为:96串、100串、104串和108串。可以看出,电池厚度越大,可容纳的电芯越多,电池容量也就越大,但它们的长宽尺寸不会变化,仅仅是厚度不同,这就解决了不同容量电池之间互相通用,不局限车型的问题。

    除了提高安全性能与通用性能外,魔方电池所采用的布局还有效提高了电池包内部的空间利用率。

    一般来说,电芯在使用的过程中,锂离子嵌入层状材料,造成极片厚度增大,这种膨胀是可逆的,而另外一种不可逆的膨胀则主要是在化成过程形成SEI膜时产生气体造成的。

    而电芯如果过度膨胀,其内部压力变大,电芯的性能和寿命会衰减。而如果过度限制电芯膨胀比如将它牢牢包裹起来,就会造成电芯隔膜也一并受到挤压,这种情况更会加速电芯容量的衰减。所以大部分企业会对电芯与电池包壳体预留一部分空间,这样导致的后果就会造成空间体积的浪费,同时也会造成电芯厚度增加,加宽了电芯正负极之间的距离。

    电芯采用躺式布局后,本身就可以更有效地节省电池组高度,这是因其连接线和冷却组件都依旧采用横向和纵向布局,并不影响电池高度,所以在保护电池膨胀的结构中,就可以平铺在电芯与电芯接触的面积上,因为高度的节约,在填充物和连接胶中,就可以很好地节约出内部空间布局,也给了电芯更“自由地排列”位置,而这就是为什么它能提高能量密度的原因。

    数据显示,110mm厚度的魔方电池,77kWh容量的电芯可以做到435kg,比当下流行的造车新势力近似容量电池轻了30-100kg。而目前荣威iMAX8 EV上所搭载的容量90kWh电池包,其系统能量密度达到195Wh/kg,基本高过了业内180Wh/kg的能量密度。并且,荣威iMAX8 EV上采用的电芯为5系电芯,相较于8系电芯更难提升系统能量密度。但正是因为独特的布局,所以可以给荣威iMAX8 EV提供在CLTC工况下550-570km的纯电续航,而这也足以看出魔方电池最令人称奇的亮点。

    写在最后:

    对于这款魔方电池来说,其在整体的设计思路是绝对排在胆大创新的行列之内。虽然看上去非常的简单,但是细细看来,又发现其中的核心实力又不简单。这里还要补充说明的是,魔方电池支持快拆技术,因此未来上汽集团所采用魔方电池的汽车产品都能支持换电技术,这对于消费者顾忌的充电难问题,可以做到很好地解决。

    不过,这里笔者还是有几点值得深思,只采用三条冷却管线并只接触在电芯最小面积范围的魔方电池,是如何能确保电池包在热失控下快速散热的?另外,该技术在未来会不会推出CTC或者CTB版本呢?这都需要时间的检验!

    魔方电池,期待你的答案。

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