全球热资讯！技术讨论｜软包电芯的成组路径

在软包电池的迭代上，过往LG能源两次的召回带来的影响特别大，尤其是在全球导入EVS-GTR的要求，都有5分钟预警的要求。对于电池热失控，目前圆柱电池和方壳电池都是朝着No Propogation （NP） 的目标来做的，因此我们看到目前全球的方案主要分为几类：

● 软刀： 这个其实类似比亚迪那种，多个电芯串联转入壳体。这个其实也有变种，类似做一个非金属的壳体支架，来做这种成组设计。

● 短刀和长刀： 给电芯裹上绝缘膜以后装入方壳电池，然后按照双端出的办法来做。

【资料图】

● 大模组或者Module In Pack的概念： 把水冷板集成到模组里面，做2-4个超大模组，这样也能实现比较高的成组率。

● SPS： 这次孚能发布的设计，我们重点来看下。

我是觉得下一步全球做电池方案，短刀和长刀方案成为主流的设计，孚能这个到底行不行我们仔细来看看。

▲图1.全球的方案

Part 1

成组方案

这个全新动力电池解决方案叫SPS （Super Pouch Solution） ，大软包电芯、大软包电池系统、大软包电池制造，我觉得这三个能串起来，回收这个我是没看到串起来的特性。

▲图2. 大软包电芯、系统和制造三个环节

这个设计原理，有点像上汽的魔方电池，由于大软包电芯比较薄，所以卧式布置设计的孚能科技SPS，这里确实更容易调配一些。按照孚能的说法，可以使电池系统部件减少50%，材料成本降低33%，提升体积利用率到75%。

▲图3. 设计特性

这种设计，是给软包电芯做个壳体，然后让他们堆叠在一起。高效液冷板和导热片的复合使用给大软包电芯提供了“双面液冷，三面传热”的高效热交换，电池系统的散热效率提升4倍。这个和之前AESC的差异，最主要是说，大软包电芯形成6面防护，配以高效排气通道的设计和热交换能力，SPS大软包电池系统配置8系或更高镍含量的电芯，单体电芯的热失控不扩散 （NO TP） ，这个我理解是一颗挂了以后，一个堆叠的模组烧起来，但是整体不烧，和魔方电池是一摸一样的。

▲图4. 软包大模组的设计

▲图5. 热失控下电芯的特点

Part 2

电芯和成组的兼容性

在这里，电芯的设计改变主要是通过全极耳、多极耳大软包动力电芯，因此可以通过Tab的输出来做一些特殊的处理，在Tab这边降低一些链接阻抗。电芯的设计方向：

● 一种是具备从2.4C到5C甚至更高的充放电倍率 （2.4C、3C和4C三种倍率快充电芯，对应带电量150kWh、100kWh和75kWh） 。

● 另一种是应用半固态电解质，降低液态电解液的用量，提升电芯的本征安全，做高能量密度电芯。

所以这种做法，是在以上的NP设计中，去对材料体系的高度兼容，覆盖高镍三元到低镍富锂锰、磷酸锰铁锂、钠离子等材料体系。

钠离子电池、磷酸铁锂、磷酸锰铁锂等计划在2023年推出第一代产品，目标是到2030年将钠离子220Wh/kg，磷酸铁锂和磷酸锰铁锂的能量密度形成从200Wh/kg到240Wh/kg的产品覆盖。

低镍方面，在2024年推出250Wh/kg的低镍富锰体系产品， 2030年290Wh/kg。

备注：这里能把高镍做好了就挺好的。

▲图6.不同的兼容性，基本和CATL的路线图差异不大

当然半固态大软包电芯直接集成于系统底盘，这种方式我是没看懂，不过我的理解就是一个个块堆起来，整个方式是不变的。

反正好处是换电芯和换堆叠高度 （调节卧式布置的大软包电芯厚度，灵活调节电池系统的底盘高度） ，来兼容SUV和轿车 （85mm到145mm） 。这个在方壳设计的魔方电池上面，也做过尝试，但是方壳兼容来做不同厚度就是不同电芯，叠片会更容易点。

▲图7.设计出不同的弹性

小结：我觉得之前LG给GM的跑车做的堆叠方式，其实和这个有点类似，缺点是能量密度没做太高，可能隔热的材料加的少，主要是需要用比较性价比高的材料做隔热填充，并且通过外部的水冷系统持续散热，可能能做到NP吧。