極氪009的大電池:寧德時代高鎳三元設計分析

極氪009的大電池:寧德時代高鎳三元設計分析

寧德時代的麒麟電池確實如期而至,配合極氪汽車的純電中大型MPV極氪009上市。我覺得這裡很有意思的地方在於:

低配版本:

116kWh 702km

高配版本:

140kWh 822km

這個容量和親兒子阿維塔的90-116kWh相比,又上升了一個臺階。這款電池採用了高鎳加矽高比能電芯,電池包整合度非常高。這裡的本質差異還是,此前寧王使用三元電池CTP技術的產品,並沒有採用高鎳配方,而基本採用的是中鎳高電壓電池。

極氪009的大電池:寧德時代高鎳三元設計分析

▲圖1。寧王過去主導的大能量的電池設計路徑

極氪009的大電池:寧德時代高鎳三元設計分析

Part 1

麒麟電池的設計

極氪009ME版以140度電,使得MPV達到了822公里的純電續航,這也是在寧德時代釋出了第三代CTP

(cell to pack)

電池——麒麟電池的基礎上。極氪009ME版搭載的電池在電芯材料創新方面,也確實是高調宣傳電芯正極採用了高鎳三元材料,並且在負極上採用了矽基負極。矽基負極材料在嵌鋰過程中,存在體積膨脹嚴重、材料導電性差、首次庫倫效應低和迴圈效能等問題,材料需要奈米化、碳包覆等改性處理,製作工藝複雜,目前實際的使用比較少,這一次也是把電池容量拉到最高。

從目前的設計來看,從阿維塔的CTP2。0進化到CTP3。0的主要差異就是,麒麟電池將橫縱梁、水冷板與隔熱墊合三為一,整合為多功能彈性夾層,將電芯透過水冷板捆綁做成一組能量結構塊。而主要的差異是:

面向能量密度:

這個是基於400/800V系統,目前極氪對這個沒太多宣傳,因此電池更偏重於116kWh和140kWh兩個能量的需求。

面向快充速度:

這個明確是往800V來走,做快充。這個設計目前還沒有正式看到。

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▲圖2。偏向容量和偏向快充的不同進化分支

目前釋出的電池高能量密度所帶來的長續航,在電池的快充上,極氪009的麒麟電池使用了快離子環、超電子網和超導電解液,並提高了散熱能力,從而克服了以往電池快充的瓶頸。據劉暢延介紹,麒麟電池全球首創的電芯大面冷卻技術,將傳統設在底部的水冷功能件置於電芯之間,使換熱面積擴大四倍,將電芯控溫時間縮短至原來的一半,從10% SOC充到80%只要28分鐘。如果按照按照這個速度估算,大概在2C左右的快充速度。

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▲圖3。目前快充速度對比

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Part 2

安全方面

目前這款麒麟電池設計特殊的地方,就是依靠電芯大面冷卻技術,在極端情況時,可實現電芯急速降溫,有效阻隔電芯間的異常熱量傳導。極氪009麒麟版配備了寧德時代最新的NP 2。0技術,首創了煙氣與高壓主動隔離設計,徹底消除了高溫煙氣可能引發的高壓拉弧打火隱患。也就是說目前存在多種NP技術:

NP1:

這是我們看到的經典的設計,這個已經有很多的解析了。

NP2:

就是看到這一代,電連線往上,底部的排放往下。

NP3:

這種設計已經考慮空間結構最佳化,電芯排列採用倒立排列,讓多個模組共用底部空間,將結構防護、高壓連線、熱失控排氣等功能進行智慧分佈,效果怎麼樣我們還不知道。

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▲圖4。不同的NP設計

在目前的底部設計中,透過顛簸道路或者遇到突現障礙物時,可能存在電池磕碰的實際用車場景,採用高強度型材搭配鈑金鋼材,降低電池底部磕碰的風險。所以我們目前看到有幾種設計:

鋁殼體:

用水冷板整合在殼體裡面,MEB這種路線,好處是底部空間很大,壞處是需要用很多的導熱膠。

鋁殼鋼底護板:

用鋁殼體來做設計,底部加一個鋼板。

變種:

在這裡我們看到有企業開始加入彈性材料,來吸收形變。

鋼殼:

這是通用奧特能的做法,我現在比較欣賞這種比較簡單明瞭的方法。

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▲圖5。防護的設計方法

小結:我覺得這個電池包我很期待,據說這款本來是給NIO備份用的,等NIO的半固態的效果來觀察吧。