朱玉龙

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#特斯拉侧翻起火 目前还不知道这个是铁锂(C)还是三元(LG)版本,动力电池能够承受不热失控一般是指车辆处在相对正常的碰撞状态,如果出现这种铁栏杆直接刺到电池里面的时候,就很麻烦。 当一组电池发生热失控的时候,电芯达到临界温度以后,汽化的电解质就会高压喷发到电池模块中的气隙中。这种气体的温度最高可达1400°C,可在很短的时间内熔化附近的部件,在这里最直接的就是模组上盖的融化。 热失控过程中释放出来的气体包含H2,CO,CH4,DMC和其他(在某些情况下为有毒的)成分,这样的混合气体高度易燃。典型的就出现持续喷火的情况,有点我们家里的燃气灶,像个喷火管一直在冒火,视觉效果拉满。对于发生这种情况的时候,其实电池包内设计的泄压阀,是确保电池系统内可燃气体在可控状态下排出的最主要的设计手段,如果压力积聚,那就真的会出现更可怕的爆炸了。通常意义上,模组内隔绝电芯热传播的手段主要是通过增加电芯的间距,间隔的隔热材料,端板的绝缘防护和顶部绝缘烟气盖的设计。当然特斯拉也是做了烟气隔离,尽量延缓模组内的热失控传播时间,防止气体对于模组上盖的快速融化。 到了这个时候,先让人出来,这个火就很难灭了,这个包会通过这几个泄压阀一直冒火。

背景:五菱汽车发布了《关于新能源车型价格调整的说明》,受上游原材料价格持续大幅上涨等综合因素的影响,上汽通用五菱将对旗下五菱宏光MINIEV系列车型、五菱NanoEV车型、宝骏KiWi EV车型的官方指导价进行调整,此次价格调整将于3月24日0:00起正式生效,上调幅度为4000 元-8000元不等。 说到底还是电池涨太厉害了,如果按照每kwh200元来算,这个3.88万的14kwh版本涨了2800,加上其他零部件涨价的七七八八,基本是五菱涨的价格。 从成本角度来看,这是日本人拆解的结果,日本名古屋大学的山本真义教授等人对该车进行拆解分析发现,通过简化制动器和冷却系统、半导体等借用现有产品,实现了 2.88 万元的低价。 山本真义教授等人在对五菱宏光 MINI EV 最高端版(2020 款,3 万 8800 元)进行拆解后,推算该车成本结构为合计 48 万日元(约合人民币 2.69 万元)。实现这种低成本的原因有两个 1)并未配备在普通纯电动汽车上被视为常识的装置。尤其是省掉再生制动器和水冷装置,降低成本的效果明显 2)是配备的零部件使用了现有产品,并未采取专用设计,五菱宏光 MINI EV 简化制动器,半导体借用面向家电的产品。虽然容易损坏,采取整个模块更换的设计,便于修理。 总体来看,这波无论电池大小,成本压力都在上面,涨价潮是电动汽车发展的一个波折,熬过去就好。

《关于4680电池的信息分享》 和产业链朋友聊了聊, 关于特斯拉的4680电池,需要产业链的各个维度去更新,从目前来看,在磷酸铁锂内卷越演愈烈的行业现状下,高镍圆柱这个方向,是短期内破局的一个比较现实的做法。 4680的工艺优化已经进行了很久,这是特斯拉第一款自己生产的电芯,但在流水线及供应链选择等方面还存在一定难度。 Part 1 调研的内容 ●良率问题 4680电池从2019年开始研究,最开始是松下和欧洲化学实验室提出的概念设计,基于全极耳的理论进行优化和改进。从这里面看,电芯开发和电芯制造存在脱节的现象,也就是说良品率的差异并没有反映在这张图上。 备注:4680的良率短期内到95%左右可能是一个很好的数字,对比一下,2170的良率可能在99%。 配图1.回到当初的4680的尺寸选择, 平衡的是成本降低和体积利用率(续航里程) 4680电池最初从实验室到早期的生产线,特斯拉从电池供应商这里吸收了不少的人才深入电芯领域,良品率从刚起来起步只有15%~20%左右。随着逐步工艺改进措施的提升,目前良品率已经逐步从80%开始进一步爬升到82%,预期在2022年初能实现88-90%。 ◎从现实来看,八成的良品率下,4680电池大规模量产没有经济性。而2022年,即使达不到理想的良品率,特斯拉也需要大规模推进4680的落地。 ◎从目前的现实来看,4680大规模量产的经济性设定了90%良品率的基准点。 ●4680适用范围 特斯拉的4680首用,原计划是在柏林工厂的Model Y,但欧洲的推迟交付了。 从现在来看,欧洲和北美两边同时都在推进4680,柏林主要做Model Y;美国这边首先应用的也是Model Y。 随着未来良品率提升、成本下降,可能在model S和model X上使用。 配图2.圆柱电池的迭代发展 为什么4680会用在Cybertruck?目前来看,4680能量密度大,充放电性能优异。纯电动皮卡受众面主要是围绕北美地区的需求为主,目前Rivian和福特通用都在大规模推动两场,这个车型载荷、行使间距要求大,同时皮卡自身较重,所以对电芯要求比较高。也就是说在Model S Plaid上用18650和4680差异不大,但是在150kWh以上的Cybertruck上,能量密度带来挺大的差异。 ●4680的外部供应商的进度情况 有点像之前大众定义590模组一样,这一次特斯拉给全球电池企业出了一份开卷考试。目前所有厂家都还在解决良品率和量产的问题,这里海外的包括松下,LG,SDI,国内的包括CATL,EVE,国轩,欣旺达,蜂巢。从4680的规格来看,电池样品的测试结果能反映电池未来的产品性能是怎么样,但4680要解决的是大规模制造问题,现阶段不同的电池企业比拼的重点还是看良品率,量产的电芯跟实验品、试制品是不一致的,所以对于特斯拉来说,解决了4680的设计,后面大规模替换电芯是很容易的。 备注:4680电芯标准化,其实是把主动权掌握在汽车企业手里面,也就是说定义的VW电芯、Volvo电芯甚至是丰田电芯,都不具备把电芯标准化的能力,也没办法推进全球的电芯企业在同一个擂台上一较高下。 ●4680电池不同的技术路线 4680的需求只是约束了它体型的大小和全极耳设计方法。从目前来看,各个不同的企业都在评估不同的工艺。比如全极耳焊接工艺上面比较难,不同的路径可以用模切,用揉平,当前的实际的良品率和未来预期的都有差异。 4680构造和21700存在很大的差异,主要是围绕全极耳设计下的变化(集流盘),4680整体结构是:一层隔膜,两端分别有一层铜箔和铝箔做负极和正极——膜在卷绕过程中容易发生正负极微短路(当自放电流大到一定程度,就会产出不良品)。 在焊接方面,整体封装的焊接工艺使得4680电芯的焊接周长和时间增加了(难度在于提高一次焊接的成功率或时间,对设备精度挑战较大),而4680电芯全极耳和集流体的留白空间有限,出现了热堆积效应影响一致性,当然这里可能出现跳过整体焊接方式。 ◎从内部来看,采用鱼鳞涂覆技术之后当涂覆不均的时候,也会影响良品率。 ◎从电池材料体系来看,松下使用的是NCA和下一代尝试的低钴材料,并且在日本和美国会部分进行。 配图3.松下的技术路线 *特斯拉第一代4680正极是比NCM811的镍含量更高NCM 91体系。 *LG目前在使用NCMA的正极。 ●4680的缺点和优点 从目前来看,4680的缺点在于循环寿命,由于电芯大了,在适宜的运行期间也比21700差一些。当然最大的优势还是布置上的提高,4680先期在PACK阶段相较于21700提升在40%左右(体积),从重量来看,能量密度对比差不多在30%左右。 在良品率一致的前提下,以千克和瓦时来对比,单体电芯成本下降20%左右。从理想的Pack设计来看,可以让4680的电芯方式实现电池平台成本下降50%-60%,主要涉及电池系统制造成本+物料成本+整车的装配制造+物料。 核心还是能够实现电动汽车装配效率提升,节拍速度可以提高30%,通过设计使得在生产中很多零部件是省去的(电池上盖板、散热管路件,模组固定结构件、阀体)有些工位就直接取消掉了,这也是计算到成本里面的。 小结:这些内容还挺重要的,我后续会持续关注这个内容,把观察到的一些内容和大家做一些分享。 今天推送的第三条还有一个关于4680的视频分享,欢迎关注。

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