软包电池明明更安全,为什么还是很小众
一说起“软包电池”,可能许多人对此都比较陌生。也的确,目前量产的软包电池(芯),也仅仅搭载在通用集团的别克微蓝6、雪佛兰Bolt以及日产聆风等电动车上,而Bolt与聆风也并也未在国内正式上市。
图为别克微蓝6图为雪佛兰Bolt那么,“软包电池”究竟是何方神圣呢?要回答这个问题,首先绕不开到许多传统主机厂的“痛点”——纯电动平台上来。
为什么现今的主机厂,不惜成本也要打造纯电动平台呢?其实很大程度上都是由于这个“搅局者”——特斯拉的出现。
图为特斯拉Model3如果是基于传统内燃机平台打造的电动车,其在续航里程以及车辆空间的利用率上将与纯电动平台打造的电动车有着明显的差距。原因在于,内燃机平台的布局理所当然也会根据内燃机的动力总成、内部构造等方面做出最大优化,因此,内燃机平台与驱动电机以及电池包的匹配度自然就变得不高。原本需要做结构强化的车底,如何塞下大体量的电池包呢?于是乎,尴尬的空间,不仅限制了电池能量密度的提升,甚至还会涉及到车辆的结构安全性。
所以,纯电平台的最核心优势便是可以使电池的模块设计以及空间利用率等方面达到最优状态,而特斯拉,从一开始便“下对了注”。
而这个“一开始”,已经是八年前。
图为特斯拉ModelS底盘示意图作为一家汽车公司,其实特斯拉还是有许多可以改进的地方,但作为一家“科技公司”,特斯拉甚至用一种“革命化”的方式改变了整个汽车行业的生态,并让许多消费者为之折服。可以说,这一记“响钟”,直接敲醒了不少“昏昏欲睡”传统汽车主机厂,而他们的身份也忽然变成了“追赶者”。
而回到传统车企方面,就拿通用集团为例,今年3月初,通用集团发布了第三代全球电动车平台——BEV3平台,以及电芯采用了软包设计的Ultium电池。
图为通用BEV3平台这个全新电动平台的厉害之处在于,它的扩展性甚至比大众的MEB平台还要广泛。通用BEV3平台不仅适配一般消费者会购入的轿车、SUV或者是跨界车,甚至还能匹配商用车和卡车等车型。这种平台的高度适配化一下子就盘活了通用的整个汽车业务,当然,之后推出的具体车型究竟如何,还是得“看疗效”。
不仅如此,BEV3平台还拥有多达19种驱动单元以及电池组合可供选择。其正向研发的驱动电机不仅将提供前驱、后驱、四驱三种选择,而且在电机数量上,还可以选择单电机、双电机甚至三电机的搭配,其中,前驱电机的最大功率为kW(Ps),后驱电机的最大功率高达KW(Ps)。
而后,就让我们来聊聊BEV3平台的另一大核心元素——Ultium电池。
“Ultium”,通用汽车官方对此的解释为:这套电池体系将成为“终极元素”。
前文提到过,Ultium电池的电芯采用了软包设计,那么,什么是“软包”呢?其实,有“软”,就一定还有“硬”。首先,无论是硬壳电池还是软包电池,其内部结构(正极、负极、隔膜、电解液)的差别还是不大的,最主要的区别便是电池外壳的区别:软包电池采用铝塑复合膜作为外壳材料,而方形以及圆柱电池则采用金属材料作为外壳。
图为磷酸铁锂软包动力电池
关于软包电池的优势,国内的电池供应商之一——孚能科技在招股说明书中总结了软包电池的四大优势:
1、安全性能好。相同材料体系下,三元软包动力电池在铝塑膜软包的封装下,如果发生电池能量的热失控,一般会发生电池胀气,散发热量,说白话,就像是“电池鼓包”;而也很容易理解,方形、圆柱电池由于采用密封的硬体外壳包装,于是积攒的热量无法释放,一旦电池内部的压力较大,则会迅速引起爆炸。
图为特斯拉柱形电池2、能量密度高。目前动力电池行业内,量产的三元软包动力电池的平均电芯能量密度为-Wh/kg,但同材料体系的三元方形(硬壳)动力电池的能量密度为-Wh/kg。由此可见,三元软包动力电池的电芯能量密度要比硬壳电池至少高出5%,甚至更多。
3、电池内阻更小。三元软包动力电池由于其自身的内阻较小,可以极大降低电池的自耗电,提升电池倍率性能,产热量小,循环寿命更长。
4、电芯尺寸更灵活。三元软包动力电池的电芯的尺寸以及形状设计也会变得灵活。车企可以根据自身的产品进行设计,也可以按需进行定制。
回到通用集团的Ultium电池上,软包电池在与BEV3电动平台的实际结合上便能浮现一个更重要的优点,那便是更有利于整车的地台以及重心高度的控制。
从图中便可以看到,由于采用了软包电芯,使得Ultium电池组的排布便具有更多的可能性。无论是横着放、竖着放,甚至是“T字形”的模组,Ultium电池都可以胜任。
图为通用BEV3平台当然了,说完了软包电池的那么多优点,其也并不是“无懈可击”的。
软包电池的缺点也很明显,那便是工艺更复杂、成品率低,以及电动平台对于电池组保护成本的增加。车企要盈利,成本控制几乎是最重要的因素,说白了,就是“吃力也不一定讨好”。也因此,这也是年前5月,中国软包动力电池累计市场份额低至4.3%的原因之一吧。
看来,对于动力电池技术,无论是通用、特斯拉还是其他的主机厂商来说,还是有很长的路要走。