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详解:动力电池功能辅件的作用

导读: 某机构的信息:2016年国内锂动力电池企业出货量合计达30.5GWh,同比增长79.4%,比亚迪、CATL、沃特玛、国轩高科前四占比62.5%,动力电池行业俨然已经进入了行业寡头格局。

某机构的信息:2016年国内锂动力电池企业出货量合计达30.5GWh,同比增长79.4%,比亚迪、CATL、沃特玛、国轩高科前四占比62.5%,动力电池行业俨然已经进入了行业寡头格局,鸿海今年3月底10亿入股CATL1.19%,其估值已经达到了840亿元,而动力电池种类繁多的功能辅件,也伴随着行业快速成长。

动力电池的功能辅件的种类

现在的行业趋势来看,动力电池厂商越来越朝着系统整体集成能力的tier1靠近,主要部件除了电芯要自己做,bms一些顶尖的动力电池企业也选择自己做,而除此之外其实还有很多功能辅件,这一块大多数厂商均会选择向上游二级或三级供应商进行采购,这些主要包括:比如电池包的整体结构件:如电池外壳,侧板,电池底板;模块与模块间的高压回路连接件,模块的壳体,盖板;方壳电芯的方通,盖板,软包电芯的铝塑膜;正负极与极片的金属软连接,电芯与电芯间的跨界片;绝缘隔热类的,电芯间的绝缘垫片,电芯内的衬套,电池包的密封圈或者其他,当然还有一些技术壁垒高的高压器件,如继电器,保险丝(包括MSD),HVIL回路线束等,如果是液冷系统的话还会涉及到冷却板,冷却管,heater等器件。直观一点,从第一电动网李浩晨老师《简单易懂的动力电池系统设计讲解》的文章里截了两张图,非常的清晰:

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当然这是个风冷的包,包里和模块上主要的结构件大概都能看清楚,当然电芯本身还有一些结构件如下:

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电池盖板及方通示意图

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电芯内绝缘衬套示意图

实际各个厂家会因电池包设计和功能的不同而有选择性的采用以上的大部分用于自己的产品之中,从而对动力电池系统的结构完整性,绝缘性,热管理及安全性进行辅助功能的应用。

动力电池功能辅件的作用

承上所述,这些功能辅件的作用大致分一下,主要包括了结构的完整性支撑,电芯间的功能连接,绝缘阻燃与密封,热管理功能,高压安全性保护:

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当然以上有很多设计的功能都是叠加的,不能完全区分开来,例如电芯的上盖板既保证电芯结构上的完整也通过安全阀等设计达到热失控时泄压的目的;电芯间的垫片既起到了功能上的绝缘阻燃也起到了结构上的电芯寿命后期膨胀的缓冲等作用。

不同的功能辅件所要求的技术特性是不同的,例如电芯的壳体主要作为电芯内活性物质与外界全生命周期的屏障,因此耐久,耐腐蚀等性能显得尤为重要;电芯间的跨接片又要求内阻低通过大电流时发热小,连接可靠性高,能通过振动要求,而采用软连接的多层金属则又要保证焊接的质量;而密封圈等设计又是出于对电池包的密封性能的要求,既不能过粉尘也不能过水,一般能整体通过IP67标准;继电器则要求大电流通过时不粘连,能有效开关;因此整体上来看,不同的要求和材料决定了其本身的技术难度和壁垒。

动力电池功能辅件的技术壁垒

单从市场应用上来看,目前在乘用车型中高压器件,铝塑膜以及一些超薄水冷板设计上国外产品仍占据着一定的主导地位,而在金属或塑料结构件,隔热或绝缘密封件上已是国内产品的天下。本文暂不讨论目前国外产品仍占主导地位的功能辅件,显然他们仍具有一定的技术壁垒,那么目前已经国产化的功能件,例如系统结构件和绝缘密封件等还有技术壁垒吗?

答案是肯定的。笔者早些年有幸参与过动力电池的研发过程,在产品研发过程中也经历过类似于“盖板又漏了”“安全阀怎么没开”这种结构件失效的情况,因此对锂离子电池结构件的重要性深有体会,现在随着工艺的成熟与技术的进步像笔者早些年遇到这些情况相信已经越来越少了,壁垒消失了吗?笔者认为并没有,其实技术的成熟并不意味着壁垒的消失,而是从技术难度所造成的壁垒,变成了其他因素的壁垒,笔者认为主要在于以下三个方面,从高到低依次为:

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