MTB技術較傳統電池包+車架 / 底盤的成組方式體積利用率提升 40%,
重量減輕 10%,從而增大車輛載貨空間,提高載貨重量。
至于新型固態鋰金屬電池,這款電池使用的是純金屬形式的鋰,而不是目前市場上電動汽車電池所用的鋰離子。
同時,“固態”是指使用固體電極和固體電解質,而不是鋰離子電池中的液體或聚合物凝膠電解質。
人家哈佛研究人員說,這電池有望實現3分鐘內完全充電,并且可持續使用20年。
新電池那么牛?敢信?
01MTB技術究竟是啥?
9月17日晚間,寧德時代宣布,首創的MTB技術將率先應用于國家電投啟源芯動力換電項目,成功落地其換電重卡車型。
大家一頭霧水,寧德時代近來特別愛造詞,概念一個接一個。
之前麒麟電池熱炒了半天,風頭改過特斯拉4680。
怎么,又突然冒出來了個MTB技術,啥玩意兒?
其實,MTB很大眾。
與寧德時代CTP(Cell to Pack)、CTC(Cell to Chassis)思路相似,MTB也是通過提升空間利用率來提升能量密度。
很多人不了解MTB,其實這更像是改頭換面,只不過適應對象從原來的乘用車變成了重卡。
眾所周知,重卡和工程機械電動化的兩大痛點——電池空間有限、應用場景復雜惡劣,對電池包的結構要求也比一般乘用車更高。
所以,要理解MTB,得先懂CTP CTC 。
科普2句CTP(大模組、去模組化)、CTC(電池底盤一體化),很多用戶可能并不了解電車電池結構的技術演進。
以電池形態和集成程度為參考,電池結構的演變可分為模組標準化、CTP、CTC三個階段。
早期電動車發展,很混亂,大量老車企油改電,各自放飛思路。搞得電芯廠商苦不堪言,因為不同車型對電池需求不同,所以逼的供應商生產的電芯形狀、尺寸五花八門,直接導致電池包結構各異,包內模組和布置也各異。
為了解決這問題,將電芯生產標準化,以爭取規模化生產實現降本增效,例如德國汽車工業協會(VDA)推出的電芯尺寸標準。但由于統一電芯尺寸難度太大,后轉而致力于模組標準化。
前后誕生了 355、390、590 三種主要的標準化模組。
最早的355 模組對應尺寸355*151*108,最初應用于大眾內部,主要搭載在 e-golf,audi Q7 e-tron 上,之后 LG 造出了相同尺寸的軟包模組,又經過三星、寧德時代等多家電池企業推廣,逐漸成為了行業通用的模組。
之后寧德時代的CTP,算是工藝上的大突破,模組進化的趨勢是往標準化的大模組發展,而 CTP 實際上加速了這一迭代的速度,采取了更激進的集成方法。
寧德時代的CTP 1.0 技術電池采用大模組結構。CTP 3.0技術麒麟電池的系統集成度更是創全球新高。
CTC(Cell to Chassis)則是更先進的技術邏輯。
本質上就是將電芯直接集成在車子地板框架內部,即車身地板和底盤的一體化設計。這將在根本上改變電池的安裝形式,相當于電池被重新布局。
舉個例子,先進的制造、壓鑄技術將前車身、底盤電池包和后車身等多個部分直接壓鑄成車身,直接成一體化,在大幅減少生產環節的同時(CTC 配合一體化壓鑄可以節省 370 個零部件,為車身減重 10%,將度電成本降低 7%),也能做到更強的密封性。
整個電池包的技術演進邏輯很清晰,最早的大電芯、大模組、去模組、集成化趨勢明顯,電池企業和整車廠們通過對電芯、模組、電池包等環節的改進和精簡,最終是為了最大化提升電池包的體積利用率、減輕車身重量降電耗、降低規模制造成本。
02MTB的水冷技術邏輯
MTB,簡單點說,指將模組直接集成至車輛支架/底盤。
據寧德時代介紹,與傳統電池包+車架/底盤的成組方式相比,該技術加持下的系統體積利用率提升40%,重量減輕10%;
通過引入U形水冷水熱技術,電池系統壽命達10000次,較同類產品提升2倍以上;
電池壽命循環10000次?真的假的?
可配置140KWh至600KWh的電量,系統能量密度為305Wh/L、170Wh/kg,滿足差異化使用需求;
該技術使得低框架設計可行化,整車重心降低21%;可在-35°C—65°C溫度區間使用。
熱管理技術與電池的續航、快充、安全、壽命、效率等關鍵性能密切相關,MTB方案與寧德時代此前發布的CTP3.0麒麟電池都應用了水冷技術,U形水冷板創新為此次MTB方案的亮點。
與麒麟電池的電芯大面冷卻技術相比,U形水冷板的成型關鍵為熱壓機。
據了解,加熱水冷一體管為一種疊層結構的產品,其在制作過程中均需要采用熱壓機進行熱壓成型,使得各層結構熔接固定在一起,長期以來,熱壓成型使用到的熱壓機只能熱壓成型平板狀的加熱水冷一體管。
目前,水冷板是熱管理系統水冷功能的核心部件。國盛證券表示,液冷系統是新能源車安全穩定與電芯實現高功率充放電的基石,未來長續航、超快充將對電芯熱管理系統提出更高要求,對應水冷板單車用量有望持續提升,預計2022-2025年新能源車水冷板需求量將由24萬噸增至74萬噸,CAGR達46%;其中動力電池水冷板需求量預計由13萬噸增至47萬噸,CAGR達55%。
A股公司中,銀邦股份為比亞迪、寧德時代的動力電池水冷板材料(鋁熱傳輸材料)主供方;銀輪股份的電池水冷板配套寧德時代;高瀾股份是國內純水冷卻設備龍頭,已切入新能源汽車領域。
03有相關專利嗎?
專門查了與水冷板有關的電池包相關專利。
在德高行全球專利數據庫中,寧德時代有20余件專利(發明+實用新型)。
簡單瀏覽了下這20多件,全部圍繞乘用車電池包設計,有一件是為大巴商用車設計的,并無專門針對重卡、工程機械車輛的專利。
至少在水冷這個點上,卻無專門為重卡研發的專利,大概是直接用了乘用車水冷技術。
至于單獨檢索電池包技術,則專利太多了,上千件專利哪里看的過來。
下表為涉及水冷、電池包關鍵詞的8件寧德時代標志性專利,如下:
04哈佛的新型固態鋰金屬電池
據說,這玩意是人家哈佛最新的研究成果,3分鐘內完全充電,可持續使用20年。
這牛的吹的,知情郎都不敢信。
啥電池性價比那么高。
初創公司Adden Energy宣布已獲得哈佛大學技術發展辦公室授予的獨家技術許可,用于推進該技術的商業化,其目標是將電池縮小為手掌大小的“軟包電池”,其組件封裝在鋁涂層薄膜中。
在實驗室中,該團隊的電池原型實現了充電速度快至3分鐘的,并且在生命周期內可循環超過1萬次。研究人員表示,目前,即使是同類中最好的電池也只有2000—3000次充電循環,這項技術可能會“改變游戲規則”。
這款新電池新穎且復雜的設計靈感來自于英式經典三明治。與傳統的鋰離子電池相比,鋰金屬電池在相同體積下儲存的能量要多得多,而充電時間卻比傳統鋰離子電池少得多。但它們很容易形成“樹突”——一種微小的、剛性的樹狀結構。樹突會在電池中生長,其針狀突起的部分稱為枝晶。這些結構像根一樣長入電解質并刺穿分隔陽極和陰極的屏障,可能導致電池著火。
類似三明治的多層結構可防止枝晶結構生成。如果將電池想象成三明治,首先一層是面包(鋰金屬陽極),然后是生菜(石墨涂層),接下來是一層西紅柿(第一種電解質)和一層培根(第二種電解質),最后是另一層西紅柿和最后一塊面包(陰極)。在這種設計中,樹突在“生菜”和“番茄”中生長,但在“培根”處停止。“培根”屏障阻止枝晶穿過使電池短路,從而防止了故障產生。
此外,該電池可自我修復,這意味著它的化學成分允許它回填由枝晶產生的孔。
找了下相關專利,暫無尋得。
文章來源:德高行·知情郎