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汽车动力电池功能辅件介绍

汽车电子 | 发布时间:2017-09-19 | 人气: | #评论# |本文关键字:汽车,电池,新能源汽车
摘要:来自中国产业发展研究网的信息: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

来自中国产业发展研究网的信息: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。

旁白一句:我其实挺同意周总的朋友圈,拦个栅栏把国内的动力电池产业养起来,并不是让企业形成寡头来建立利润和规模优势,而是在这个产业为电动汽车的发展提供基础。我以为电池做得到,最终会形成技术和工艺扩散,形成多家的能力,多种技术路线,然后和中国的电动汽车产业一起突围。这种养寡头模式更像是放日韩电池进来之前的一种保护措施,但是其实也严重损害了在电池系统集成上面的可能性。未来产业需要的格局,是需要要有2~3家,还要有些替代的企业。否则汽车企业不都是给电池企业打工,这个逻辑是不对的。

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:

1)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;

2)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,

3)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

4)液冷系统的话还会涉及到冷却板,冷却管,heater等器件

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

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:

电池盖板及方通示意图 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。

第二部分 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:

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;

  • 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;

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。

第三部分 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:

第一功能辅件已融入电池系统的热管理和安全性设计,成为一套较难分割的体系;

根据以上的资料

  • 第一张图反应的是电芯受力的情况,模拟包括振动,冲击,挤压等多种工况,其实模拟的就是电芯壳体和盖板在机械应力累加时的失效情况,从而确定结构件的设计尺寸,厚度及具体焊接的强度等,

  • 第二张图亦反应了对于电芯可靠性膨胀,封装,机械件的失效的情况,这些显然也是与结构件息息相关的,在中国专利网上搜索CATL关于电池结构方面的设计,简单搜索以下,已达数十项之多,且不说这些专利的实际应用情况,但有一点确定的是电池系统内的结构安全的设计已完全融入到整个电池系统的安全设计考量中,并扮演了重要角色;

责任编辑:电气自动化网

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