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2023年4月16日，全球量产首发搭载麒麟电池的车型极氪009ME版终于开启交付。这意味着，市场对于麒麟电池的验证，也正式拉开了序幕。 为了看看麒麟电池到底怎样，前不久，《电动汽车用户联盟》携手天津中汽研，一起拆解了一辆极氪009上所搭载的麒麟电池，除了深度揭秘其内部结构，还在专业实验室里对电池包做了多项性能测试，接下来就一起看看这一款优秀的电池。
麒麟电池拆解：要拆解麒麟电池，其实也只有简单的几步： 1）把电池包从极氪009上拆下 极氪009作为一台纯电MPV，装着一块140kWh的麒麟电池，总重量接近3吨。整包通过24个主要承载螺栓与整车进行进行固定，在电池包的前端、后端分别有相应的防护进行防护，电池包箱体底部也有防护进行防护。  拆解电池包 整包的质量成组效率约70%，推测是下箱体较常规方案的箱体要复杂和厚重。  麒麟电池的电池包 2）掀开外壳，复合材料的上盖，主要是为了轻量化考虑  拆Pack顶盖 3）断开高低压线束；摘去BMS电池管理系统 对于电芯之间的高低压电连接，宁德时代没有延续之前一体式CCS组件的方案，汇流排支架、汇流排、采样FPC均是单独的，FPC的方案与磷酸铁锂版Model 3/Y类似，由于FPC无法做得更长，它通过在中间进行折叠，然后展开的思路，使得FPC可以做到1.6米左右。整个设计比较简洁  麒麟电池高低压线束与BMS电池管理系统 4）去掉隔离板，电池包是2P108S设计  铝巴覆盖在电芯上方 5）撬走电芯上的铝巴；注意做好短路防护  撬电芯上的铝巴 每块电芯上都覆盖着铝巴，麒麟电池包的电芯有36列，每列6块，一共216块。  夹在电芯中间蓝绿色的东西是导热胶，它的下面水冷板，水冷板之间夹着的是一块一块的电芯。 6）拆解电芯 敲电芯主要用橡胶锤和楔子这两个工具，将楔子插进电芯和夹层中间，然后用橡胶锤捶打楔子，让电芯和夹层更快分离。  电芯的侧面覆盖了一层类似双面胶的东西，将电芯和夹层紧紧粘在一起，让电池包内部结构足够稳定。同时，夹层中的水冷板还能从侧面对每块电芯进行大面积降温。  取出电芯 拿出电芯后水冷板和每块电芯下面的排烟孔就都显露出来了，把电池包吊起来，还能看到电池包底部的云母板。  底部云母板 下箱体组件由底护板+框架式的铝合金箱体构成 ，底护板上粘贴有整片的云母，以应对电芯的向下喷发；箱体底面有开孔设计，孔的形状与电芯防爆阀类似；整个电池包没有任何的纵横梁，而多功能复合的液冷板由于没有和上、下箱体通过结构胶粘接，所以无法像刀片CTB或4680方案那样对整包刚强度贡献较大，这就意味着下箱体要承担了大多数的刚强度要求；电芯的固定主要是通过底部的结构胶来实现，结构胶的涂抹需要避开电芯防爆阀的位置，因此，它不是全面胶粘；由于防爆阀结构处的力学性能是相对薄弱的，所以在电芯拆卸时这个地方相对容易受损。 麒麟电池内部结构详解麒麟电池之所以能够让行业和C端用户都颇为关注，主要还是因为它的性能表现非常亮眼，不仅能量密度高，安全性高，充电速度还快。而这一切，除了宁德时代在材料和质控方面的技术实力之外，主要还得益于麒麟电池内部的结构创新。 1）多功能弹性夹层 麒麟电池内部最重要的结构创新，就是多功能弹性夹层。宁德时代将电池包中的横纵梁、水冷板和隔热垫集成成了多功能的弹性夹层，将支撑、冷却、隔热、缓冲功能四合一， 并且在多功能弹性夹层内搭建了微米桥连接装置，可以配合电芯在充放电的过程中产生的轻微形变而进行自由伸缩。 多功能弹性夹层 这一结构创新，还有两层重要意义：一是减重量，因为结构件三合一了，重量少了很多，电池包更轻了；二是省空间，让寸土寸金的电池包能装载更多电芯，提高能量密度。这两点，都有助于增加电动汽车的续航。
2）大面积水冷技术：降温性能强于普通电池6倍 液冷系统分成两大块，在BDU区域有一片冷板，大面平板；在电芯区域有37个冷板，每两个电芯夹一个，两端电芯与端板之间各有一个冷板。电芯之间的冷板，以及冷板之间的管路连接与柏林版4680的方案类似。 麒麟电池的另一个结构创新点，是冷板布置与传统电池包布置不同，将水冷板间隔放置夹层当中，大大增加了散热面积和降温效率，这对高功率的快充场景是很有利的。 我们先来看两组图片： 这是传统普通电池的水冷结构，降温板主要铺于电芯底部。 而麒麟电池的水冷板，却是安置在每块电芯的侧面，相当于电芯放在水冷板中间。 水冷板放在侧面和放在底部，最大的不同就在于降温面积。 电池底部面积，只有上面这一小丢丢。 电芯侧面的面积，则要大很多了。 我们以麒麟电池为例，单块电芯的底部面积是7917m㎡，一共有216块电芯，降温面积就是1710072m㎡；但是它的单块侧面大面面积是24705.1m㎡，一共有432个侧面有水冷板经过，降温面积就是10672603.2m㎡，放在侧面比放在底部多了6倍的降温面积。 降温措施做得足够好，充电速率才能做得更快。电池厂商并不是不能将充电速度做得更快，而是没有好的降温措施来应对快充带来的热量，所以就容易热失控或者自燃。 麒麟电池在充电桩和整车平台允许的情况下，从10%充到80%的电量最快只需要10分钟，大面积冷却降温技术在这里立了大功。 此外，这样的水冷设计，还能让电池包具有很好的均温性。在传统电池包里，用1块水冷板放在底部，它的冷却液从头向尾流，最后边的肯定降温降的要慢，而且时间会更长。 但是麒麟电池的水冷板是多管路设计，冷却液几乎往各个电芯的水冷板流动，相当于可以对电芯同时进行降温，让电池更好的保持在一个适宜的温度。 而且，由于每块电芯侧面都有水冷板，如果单块电芯发热，也不会直接殃及到其他的电芯邻居，每块电芯的寿命更长，相应的，整体电池寿命就会更长。 3）高压与烟气主动隔离技术：定向泄压，保障不起火（热电分离技术） 除了上面两个重要创新之外，麒麟电池还有个很大的创新，主要作用是保障电池安全。 它搭载了宁德时代非常关键的一个技术——NP2.0。 普通电池防爆阀和泄压结构是这样： 防爆阀设在电芯顶部的正负极中间，如果单电芯失控，排烟走防爆阀出去。那么，高压烟气可能就会破坏正负极上的绝缘，引发高压干涉，造成更大范围的电芯失控或者自燃。 而麒麟电池的NP2.0技术，防爆阀设在电芯底部： 电芯的极柱和防爆阀的位置，它们一个在上方，一个在下方，并没有在同一方，这样是为了实现定向泄压，使得高压和烟气的主动隔离，避免这个单电芯热失控排烟后，与高压干涉引发起火。 此外，电芯底部有个云母防护罩，它具有超强的耐高温能力和优良的绝缘性能。 在电芯因为极端情况不慎发生热失控时，云母罩的这个性能可以有效阻止高温直接冲击失控电芯周围的其他电芯，避免发生一连串的电芯热失控。 热失控防护方面，分为两个空间的防护。一个是箱体内的空间，一个是下箱体外、防护板内的空间。由于电芯防爆阀朝下，所以防护的重点在于箱体外、防护板内。通过下箱体的开孔导至下箱体与底护板之间的空间，再通过在下箱体边框或前端设计的排泄通道，最终把热失控的排放物通过泄爆阀泄放至电池包外部。箱体内的空间则是兼顾平衡。正是对两个空间的防护需求，使整个电池包上、下均进行了IP67的密封设计，这是首次看到。 麒麟电池性能测试我们把电池拆下来之后，中汽研的工程师还同步做了一些试验，以验证麒麟电池的实际容量、高温和低温下的电池表现。 试验的过程其实挺无聊的，就是把电池包放进温控箱里，然后设定各种温度做试验。 1）电池包常温容量测试：标称140度，实测142度 在25℃常温环境下，工程师们对麒麟电池的单电芯容量和电池包做了常温放电测试，主要是为了验证电池度数到底有没有140度。 实验结果显示，单电芯放电容量186Ah，大于麒麟电池标称的183Ah。 在常温放电能量测试中，我们用了一个小时把电池包的电量放光，电池从98%到0%SOC（电量）放电可用容量为364.71Ah，放电可用能量为139.132kWh。 将这两个数据分别除以SOC区间98%，就能得出在100%SOC情况下，麒麟电池实际容量和能量分别是372Ah、142kWh，这可比麒麟电池标称的365Ah和140度还多。 2）高温充放电测试：42℃高温下，充电速率无衰减 在45℃的高温环境下，中汽研的工程师同样做了测试。 电池初始温度是42℃，如果电池持续充放电并且达到45℃以上的高温，可能就会触发电池温度保护。 实验过程中我们以105kW的功率持续放电（这个工况相当于极氪009按照100km/h的速度沿着6%的坡度上坡行驶）至放电截止电压，这个过程花了62分钟，放电功率没有衰减，放电结束最高温度 ≦ 37℃。 随后，按照相同的热管理要求，将麒麟电池包从10%SOC快充到80%SOC的电量，这个过程花了30分钟，充电速率几乎没有衰减。 也就是说，在夏天高温天气里，不管是一直充电还是一直行车放电，充电速度和驾驶性能都不会有变化，电池温度也始终处于安全、合理的范围内。 中汽中心工程师华淼 3）低温放电量测试：-7℃低温，放电保持率能够达到95% 我们将电池放置在-7℃温箱内，开启热管理系统，进行一个小时的低温放电测试，如果放电能量 ≧ 90%的初始电量，那么就是符合电池性能标准的。 进行麒麟电池低温测试的-7℃温箱 实验显示，最后实际放电容量为368.7Ah,放电能量为139.7kWh，其中外部水冷机加热消耗电量7.5kWh。 先不考虑外部设备加热消耗的电量，那么实际放电能量差不多是132.2kWh,放电保持率能够达到95%，也就是说在-7℃的环境里，理论上在CLTC工况下打个95折，有781km的续航可以跑。 4）低温充电测试：-7℃低温下，从10%充至80%只需48分钟 同样-7℃的环境下我们进行从10%-80%的低温充电测试，如果1个小时能完成即使符合性能标准，最后实验显示用时 48min29s就充到SOC 80%。也就是说，即使是在-7℃的低温下，仅需48分钟，麒麟电池能充进去640km，这个充电速率是市面上多数电池望尘莫及的。 5）低温电池加热测试：电池从-20℃加热到10℃，仅需25分钟 在-20℃的环境里我们还进行了低温加热测试，我们设定在最低温度达到10℃时停止加热，最后用了25分钟完成实验，加热速度1.2℃/min。也就是说，在诸如东北、内蒙等天气更冷的情况下，麒麟电池的温度也能够在25分钟左右整体上升到10℃。 测试汇总 麒麟电池高速长途续航实测从极氪009的使用体验来看，它的续航是非常扎实的，我们在高速上100km/h以上的速度跑，全程开空调，续航仍可达到560左右，行驶过程中高SOC段的掉电是比较快的，中间SOC段电掉的就比较慢了。 实际里程1217/消耗里程1698=71% 结语车是好车，电池是好电池，将当前在走的CTP集成技术又推至了一个新的阶段，知易行难，让市场来评价。 |
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来自： mg_LLyh_yc > 《锂电行业分析》
