(文章來源:每日汽車)
隨著5G時代來臨,對電池四大材料之一的電解液提出了更高的要求。而電解液對鋰電池的安全性、循環(huán)壽命、高低溫性能等方面有著重要影響。通常,電解液是由溶劑、溶質(zhì)、添加劑組成的,一般其質(zhì)量比為80:15:5。超純級碳酸二甲酯DMC的純度比電池級DMC的純度還要高,對電池能量密度的提高和使用壽命的延長,有相當(dāng)重要的作用,所以漲價自然是理所應(yīng)當(dāng)。
不過,這就牽引出了整個新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈上一個重要的問題,特斯拉國產(chǎn)對于國內(nèi)新能源車企的影響,以及占到純電動汽車成本近35~40%的電池成本問題。電池材料成本這樣漲法,再加上補貼退坡,車企如何降本,就成為重要的思考方向。到目前為止,電池組的生產(chǎn)一直遵循相同的基本程序。一家專門生產(chǎn)電池的公司,比如寧德時代、比亞迪、松下和LG化學(xué),生產(chǎn)單獨的電池電芯,然后車企通過PACK把這些打包成電池組裝車。
那么,有人腦洞開得比較大,就問為什么不整合這兩個獨立的過程呢?簡單來說,方法是將單個電池并聯(lián)形成電池子模塊,然后再將這些子模塊組裝成車輛所需要的動力電池模塊。而且,特斯拉還為這個組裝專利設(shè)計了新的冷卻方法,可以使用來冷卻的液體直接經(jīng)過電池組來降低電池組溫度,也可以將散熱片裝到電池組中降溫,或者用特殊的封裝材料來實現(xiàn)降溫。
那么,取消模組能產(chǎn)生怎樣的效果?根據(jù)寧德時代的數(shù)據(jù),CTP電池包體積利用率可以提高15%-20%,電池包零部件數(shù)量減少40%,生產(chǎn)效率提升50%,電池包能量密度提升10%-15%,可以達到200Wh/kg以上,電池的制造成本也大幅降低。蜂巢給出的數(shù)據(jù)是,與傳統(tǒng)590模組相比,CTP第一代減少24%的零部件,第二代成組效率提升5-10%,空間利用率提升5%,零部件數(shù)量再減少22%。
這對于車企似乎是個好事。但是,如果我們再深究一下的話,就會發(fā)現(xiàn),實際上圍繞著去不去模組,背后是PACK權(quán)力的爭奪。從利益角度來看,PACK要比模組要賺錢,而電池供應(yīng)商只有轉(zhuǎn)變?yōu)镃TP整體解決方案,之后才有機會去做整個PACK。而新能源車企面臨電動汽車的成本壓力和能量密度壓力,CTP方案正好為降本增效提供了一個解決思路。但是,CTP是“真香”的解決之道嗎?
在動力電池降低成本的過程中,方式也并不局限在電芯集成形式,還包括材料選用、工藝優(yōu)化、標準化、大模組等。早期A123采用過扎帶;LEAF采用過軟包集成小模塊,集成大模塊再集成PACK;標準VDA355mm長度的模組是國外率先推出的,大眾推出了MEB590mm長度的模組;特斯拉更是搞出近2米長的超大模組。
而省略模組的做法之前不是沒有,商用車磷酸鐵鋰電池就用過。盡管將PACK的生產(chǎn)過程與電芯CELL的制造過程集成在一起似乎非常合理,畢竟,降低整個PACK成本的可能性是存在的。但是,這樣做不是沒有隱患的。從電池生產(chǎn)的角度來看,電池模組是通過串并聯(lián)方式組合,加裝單體電池監(jiān)控與管理裝置后,作為中間連接件,電池模組的結(jié)構(gòu)還必須對電芯起到支撐、固定和保護作用。
此外,模組還要具備以下功能:滿足完好固定電芯位置并保護其不發(fā)生有損性能的形變,滿足載流性能要求,滿足對電芯溫度的控制,遇到嚴重異常時及時斷電,避免熱失控的傳播等等。而取消電池模組,直接由電芯組成電池包,顯而易見的是電池的可靠性就會降低,增加了電池安全的管理難度。
所以,CTP電池包就對電芯的產(chǎn)品一致性提出了更高要求。而且,根據(jù)業(yè)內(nèi)技術(shù)人士的說法,采用CTP會導(dǎo)致電池未來開發(fā)的靈活性受限,因為一旦定型之后,PACK就不能有大的改動。改動必然帶來成本增加,配一款新車就要重新做一遍模組實驗,做一遍PACK實驗??偟膩砜矗姵匕Y(jié)構(gòu)的優(yōu)化只是輔助手段,通過結(jié)構(gòu)的優(yōu)化來提升能量密度的空間是有限的。核心還是在于提高電芯的能量密度。
我們都知道,特斯拉雖然發(fā)布了專利申請,但并不意味著該專利將用于特斯拉的汽車生產(chǎn)線。特斯拉發(fā)布了大量的專利,但并不是所有的專利都實現(xiàn)了。不過,這個電池技術(shù)的試探,正在拷問整個行業(yè)的未來。北汽新能源搭載CTP電池包的EU5能不能獲得市場上的成功,我們還不清楚。
CTP只是電動車技術(shù)方面的一個突破方向。其實,另一個重要方向,就是固態(tài)電池。如果固態(tài)電池能夠進入量產(chǎn),CTP才有真正的未來。可以說,CTP還是一種“坐等變天”的技術(shù)。在某些專業(yè)人士看來,未來真正實現(xiàn)CTP的,應(yīng)該是固態(tài)電池?!肮虘B(tài)電池沒有液態(tài)電解質(zhì),可以在內(nèi)部進行串并聯(lián),做到48伏、96伏甚至更高電壓都沒問題。”而CTP電池包省了一些內(nèi)部結(jié)構(gòu)組件,提高了電池包體積的利用率,間接地就提高了系統(tǒng)能量密度。
目前可以說固態(tài)電池的路線主要有兩種,一種是豐田的硫化物路線,還有一種是國內(nèi)的氧化物路線。業(yè)內(nèi)人士認為,“2020 年前采用高鎳正極+準固態(tài)電解質(zhì)+硅碳負極可以實現(xiàn) 300 Wh/Kg,2025 年前采用富鋰正極+全固態(tài)電解質(zhì)+硅碳/鋰金屬負極電池可以實現(xiàn)400 Wh/Kg,2030 年前采用燃料/鋰硫/空氣電池實現(xiàn) 500 Wh/Kg?!?/p>
如果真能實現(xiàn)固態(tài)電池的量產(chǎn),將是給鋰電池領(lǐng)域乃至汽車領(lǐng)域帶來翻天覆地的改變。究竟誰能勝出?目前我們還不好說,未來值得期待。
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