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现阶段新能源乘用车最高比能量系统问世引发思考

导读: 近年来,我国新能源汽车产业得到了长足的发展。2017年,我国新能源汽车总的产销量分别达到79.4万辆和77.7万辆,累计保有量达到180万辆。

近年来,我国新能源汽车产业得到了长足的发展。2017年,我国新能源汽车总的产销量分别达到79.4万辆和77.7万辆,累计保有量达到180万辆。新能源汽车技术有了明显的提升,车辆技术平台日趋成熟,关键零部件技术取得突破。但当前阶段,新能源汽车产业的发展并不充分,一些矛盾逐渐暴露,成为阻碍产业发展的“绊脚石”。

在纯电动汽车方面,因电动汽车续驶里程短、充电慢,导致的“里程焦虑”已经成为阻碍电动汽车发展的关键问题。在这种情况下,高比能量电池越来越被人们看好。

《汽车产业中长期发展规划》中规定:到2020年,新能源汽车年产销达到200万辆,动力电池单体比能量达到300Wh/kg以上,力争实现350Wh/kg,系统比能量力争达到260Wh/kg、成本降至1元/瓦时以下。

要实现《汽车产业中长期发展规划》中“电芯单体力争达到350Wh/kg,系统比能量力争达到260Wh/kg”的要求,则2020年,Pack的成组效率至少要达到74%。中国物理与化学电源行业协会动力电池应用分会行业研究部主任周波表示,据数据统计,2017年搭载三元电芯的纯电动乘用车Pack的成组效率普遍保持在60%—65%左右,2017年年底,部分企业有了突破,将三元纯电动乘用车的Pack成组效率提升到70%的水平。而就目前业内三元电芯普遍的成组效率而言,还远不及规划预期。

由于三元电芯比能量较高、材料性质活泼,为了满足乘用车对电池系统的严格技术要求和长达10年寿命周期的安全性和可靠性,在成组过程中需要添加大量的组件,这是导致目前业内三元电芯成组效率普遍不高的主要原因。

另一方面,提高成组效率可以有效减轻Pack的质量,对新能源汽车整车的轻量化发展大有裨益。电池中国网认为,随着相关政策对新能源汽车动力电池系统能量密度、单位能耗等技术指标要求的提升,将迫使车企比以往更加注重Pack的成组效率。对于动力电池企业而言,Pack的成组效率将成为2018年市场的竞争重点之一。

从国家工信部发布的2018年首批《新能源汽车推广应用推荐车型目录》可以看出一些蛛丝马迹。最典型的例子是知豆汽车(LZD7002BEV03),作为一款A00级轿车,该款车型配套的动力电池的系统能量密度高达158.07Wh/kg,成为目前公告中系统能量密度最高的车型。值得注意的是,该系统的电芯成组效率居然高达77%。

据该款电池系统供应方科易动力技术总监李立国介绍,科易动力在这款电池系统的设计上,选择了轻量化材料,在保证壳体坚固的同时,降低了部分系统重量。同时,科易动力还对Pack的承载结构、电气结构和安全结构进行了集成优化设计,针对车型空间定制开发了大型模块和自动化产线,使其空间得到充分利用且结构件设计变得更加合理。优化后的Pack搭载的三元方形电池紧密排列,极大地提高了Pack空间利用率,节省了结构件,使得Pack整体重量减轻,极大地提高了成组效率。

电池中国网认为,通过Pack的设计优化减少结构件,实现电芯的紧密排列,将是三元电芯成组发展的方向,因此行业对单体电芯的可靠性必将提出更高的要求。同时,单体电芯能量密度对系统集成后的能量密度有着重要的影响。科易动力表示,该款电池系统选择了市场上能量密度较高、循环性能优良、一致性高的电芯产品,通过先进的轻量化和安全集成技术,以达到最优质的集成效果。

据电池中国网了解,此次科易动力选择的是江苏塔菲尔生产的NCM532 体系的120Ah电芯产品进行集成装配。江苏塔菲尔相关负责人对电池中国网表示,为了适应市场需求,公司在产品的可靠性方面下足苦工,通过对电芯内部优化设计,目前塔菲尔已经研制生产了可实现模组紧密装配的高比能量三元电芯产品。通过科研创新,目前塔菲尔的电芯产品具有200余项安全设计,极大地提高了单体电芯的可靠性。通过强化管理,严格把控生产流程,塔菲尔还将在今年推出比能量更高、可靠性更好的电芯产品。据了解,此次装配知豆的电芯产品能量密度为205Wh/kg,而针对乘用车、特种车市场,塔菲尔已经推出135Ah的三元方形电芯,其能量密度高达215Wh/kg,其循环寿命也高达3000次,是一款极具市场竞争力的电芯产品。塔菲尔表示将在2018年上半年继续推出215—220Wh/Kg的电芯量产,2018年年底至2019年年初将推出230Wh/Kg的电芯产品。

李立国表示,由于补贴退坡、政策调整频繁以及电池技术快速换代的影响,车企新品开发周期紧凑、降成本要求强烈,科易动力明确了高能量密度、高安全、低成本的产品战略和快速开发快速量产的服务战略。“车型定制”模式更适合车型个性化和多样化的未来市场发展,而提升Pack的成组效率作为其中的一个重要方面,符合车企的利益需求,将会是未来发展的重要方向。

江苏塔菲尔同样也捕捉到了这一市场变化,塔菲尔相关负责人对电池中国网表示,电池系统未来要高能量密度发展离不开单体电芯的轻量化。除了积极开发新型高能量密度材料外,塔菲尔已经在电池结构方面进行了功能一体化的前瞻性研究,从而达到减材减重的目的;同时,塔菲尔也在非活性材料方面进行了功能化、轻量化材料的研究,来降低电池重量、降低电池成本。

电池中国网认为,对于纯电动汽车的发展,电芯能量密度和系统成组效率是相辅相成的,电池企业应当更加关注成组效率这一话题。此次科易动力和塔菲尔的“双剑合璧”,为业内提升电动汽车系统能量密度提供了新的思路。未来,国家对于新能源汽车系统能量密度要求将会进一步提高,通过对产品的内部结构进行优化,提高产品可靠性,提升电芯成组效率,也将成为未来电动汽车发展的一个新选择。

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