汽車電芯
關注創建者：匿名 創建時間：2021-08-09
汽車電芯的實例教程
7 月 20 日上午，國軒高科旗下全資子公司合肥國軒高科動力能源有限公司（簡稱合肥國軒）與合肥新站高新技術產業開發區管委會正式簽署合作協議，擬在新站高新區建設 20GWh動力電池生產基地，該基地將專注大眾汽車標準電芯的生產制造，這也就意味著大眾汽車全球首款標準電芯有望“合肥造”。
合肥新站高新區管委會副主任藍天(左)、合肥國軒總裁王強（右）代表雙方簽字（圖片來源：國軒高科）
根據協議，合肥國軒將在合肥新站高新區內投資建設年產20GWh大眾標準電芯項目，項目預計占地 500 畝。該項目將統一規劃、分期實施，一期項目10GWh擬自開工之日起 18 個月后竣工投產。國軒與大眾將聯合開展電池技術創新研發，將新站高新區打造成全球新能源汽車動力電池產業的重要基地。
回顧國軒高科成為首個獲得大眾標準電芯研發合同的定點開發商一事。7月12日，合肥國軒與大眾汽車（中國）達成協議，為其常規量產車型開發第一代標準電芯，國軒高科成為首個獲得大眾標準電芯研發合同的定點開發商。而一周之后，合肥國軒與合肥新站高新區的此次簽約，意味著距離第一代標準電芯面世又近了一步。
根據大眾汽車公布的規劃，標準電芯是一種高度兼容的電芯設計方案，將使得電池制造生產工藝極大簡化、成本大幅降低。該方案計劃于 2023 年進入產品導入階段，至 2030 年覆蓋大眾汽車集團旗下 80% 的電動車型。
展開 徐興無接受媒體采訪（圖片來源：全球新能源汽車供應鏈創新大會）
但從資本的角度來看，沒有一項投資是為了失敗而來。“如果國軒高科的電池裝不到大眾車上，這是國軒高科的失敗，也是大眾的失敗，所以雙方一定會努力把事情做成。”徐興無直言道。
為讓這筆戰略投資發揮最大效益，據徐興無介紹，大眾汽車集團入駐后與國軒高科共同組建投后整合團隊，精選一批研發專家組件研發團隊，攻克技術難關最終進入大眾工業體系。進供應鏈體系只是第一關，在接下來的時間內，研發專家團隊將針對所有現存問題一一突破，將紅燈項消成綠燈項，而后尋求定點機會，才能討論配套產品。
產品技術、質量是唯一考核標準，大眾汽車集團規范的開發周期下，將幫助、倒逼國軒高科動力電池產品的進一步提升，以最終實現1+1＞2的效果。
正是在此背景下，此次合作，國軒高科將為大眾汽車（中國）開發第一代標準電芯，用于大眾汽車常規量產車型，并成為首個獲得該研發合同的定點開發商。
標準電芯（圖片來源：大眾汽車集團Power Day演講PPT）
詳細來看，大眾汽車集團標準電芯為方形電芯，曾于今年的Power Day上首次亮相。該電芯制造方案，可適用于各種化學成分，并在當下及未來都能與相應生產和產品技術均保持高度兼容性，使綜合成本大幅降低。該方案計劃于 2023 年進入產品導入階段，至 2030 年將覆蓋大眾汽車集團旗下80%的電動車型。
展開 一、不同電芯熱管理介紹
熱管理的意義:
人們對電動車續航里程、充電時間的要求越來越高，行之有效的電池熱管理系統，對于提高電池包整體性能具有重要意義。
熱管理想要達到的效果：
Pack內熱過程
熱管理系統的分類
各熱管理系統具有自己的特點和優勢，目前國內以液體熱管理系統為主流
不同電芯介紹
圓柱電芯模組
特斯拉圓柱電芯模組
國內某圓柱電芯模組
方形電芯模組
1-端板； 2-引出支座 3，4-正負極保護蓋；
8-蓋板； 9-導電排； 10-線束板；
14-側板； 15-隔熱墊； 16-底板。
軟包電芯模組
某L電池模塊
電池粘接于殼體上，該殼體由塑料件和鋁鈑金件（厚度0.35mm）組合而成（塑料鉚接），鋁板的結構便于將電池的熱量轉移至邊緣處，易于實現模塊的散熱，塑料件用于絕緣以及相互卡接形成一個電池單元
某S電池模組
外部鋁端板，電池通過上下端板和塑料壓板固定
軟包模組
軟包模組主要零件：端板、蓋板、導電排、散熱板、緩沖墊、NTC
散熱單元
爆炸圖
圓柱電芯熱管理
冷卻管道內部被分成四個孔道，為了防止冷卻液流動過程中溫度逐漸升高，使末端散熱能力不佳，熱管理系統采用了雙向流動的流場設計，冷卻管道的兩個端部既是進液口，也是出液口。
展開 來源： 特斯拉電池日官方材料、國海證券研究所
? 電芯大型化趨勢明確，大圓柱路線前景可期。
相較于上一代 2170 圓柱電池，4680 大圓柱電池采用更大的 46mm*80mm 電芯，并采用內阻更小的無極耳技術，使得 4680 在 2170 的基礎上能量提升 5 倍、里程提高 16%、功率提高 6 倍、生產成本下降 14%。大圓柱電池延續了圓柱電池一致性高、安全性好和兼容高能量密度材料的特點，電芯大型化同時帶來了成組效率高、BMS 難度低和高電壓平臺適配性的優點。大圓柱電池可以兼容高能量密度材料和高電壓快充系統，是解決新能源汽車里程焦慮的重要技術路線。
? 電池廠商加速布局大圓柱電池，大圓柱多重優勢助力圓柱份額提升。
目前特斯拉明確表示將 4680 大圓柱電池用于高端長續航乘用車，并在 Semi 卡車和 Cybertruck 上使用 4680 電池，預期第一款搭載大圓柱電池的車型將于 2022 年初生產。為滿足大圓柱電池需求量，除特斯拉自己的電池工廠布局大圓柱電池外，國內外電池廠商如億緯鋰能、松下和 LG 化學等也在加速擴產布局大圓柱電池。大圓柱電池的放量有望成為圓柱份額提升的重要支撐，大圓柱電池將憑借高性價比，對現有電池結構體系產生影響。我們預計 2025 年圓柱動力電池全球占比有望達到 27%，圓柱動力電池需求量將達 318.2GWh。
? 大圓柱電池需求增加，有望提升高能量密度材料應用潛力。
圓柱電池在一致性、結構件強度、散熱性能方面均優于方形電池和軟包電池，且大圓柱電池特有的無極耳設計可以減少大圓柱電池在充電過程中的產生的熱效應，因此大圓柱電池對熱穩定性較差的高鎳正極和體積膨脹率較高的硅基負極包容性較好，大圓柱電池的放量將提升對高鎳正極和硅基負極的需求。
展開 大眾汽車造電池這個事情，我們其實一直存在一些懷疑。而近期德國薩爾茨基特（Salzgitter）新電池廠破土動工，這是大眾首座歐洲電池工廠。整個投資約20億歐元，計劃在2025年投產，在滿負荷運轉下將能夠生產40GWh的動力電池，供給50萬輛電動汽車。而在動工儀式上，大眾首次提出了標準工廠的概念，同時也展示了新一代的Unified的電芯定義，隨著中國的技術發展，歐洲電池也在快速調整自己的電芯定義理念，快速從原有的卷繞迭代到新的方式（結合軟包和方殼的特點），而大眾在歐洲6個電池工廠的藍圖，將由新成立的公司PowerCo負責，PowerCo還將負責整個動力電池價值鏈的活動，與合作伙伴一起投資逾200億歐元發展動力電池業務領域，年銷售額將超過200億歐元。
在未來的價值點上，歐洲人會設置原材料碳足跡、電池回收和再利用等等壁壘，我們會發現，在我們國內占優勢的產業鏈基礎上，別人的彎道超車的方法有些歐洲特色，我們需要考慮這個事情。
在電動汽車高滲透的時代，電池是車企的命門，臥榻之側，豈容他人鼾睡。大眾的原話是：大眾的電池運營負責人Sebastian Wolf說，In the case of battery cells, we are nothing more than fast followers at the moment, but if we do things right, we can be among the leaders in a number of years.
▲圖1. 大眾的標準化電池和標準化工廠
Part 1
大眾標準化電芯
和眾多看好國內演進路線的同志們不一樣的事，在使用圓柱、軟包和方殼的選擇之后，核心的比較，在于電芯到車上的使用狀態。
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目前公司的硅碳負極產品已通過了電動汽車主流電芯廠的嚴苛測試，即將大規模量產交付，純硅負極產品性能也已獲得歐美客戶的認可。
FPC在新能源汽車的應用
采集線是新能源汽車 BMS 系統所需配備的重要部件，實現監控新能源動力電池電芯的電壓和溫度；連接數據采集和傳輸并自帶過流保護功能；保護汽車動力電池電芯
來源： 特斯拉電池日官方材料、國海證券研究所
? 電芯大型化趨勢明確，大圓柱路線前景可期。
相較于上一代 2170 圓柱電池，4680 大圓柱電池采用更大的 46mm*80mm 電芯，并采用內阻更小的無極耳技術，使得 4680 在 2170 的基礎上能量提升 5 倍、里程提高 16%、功率提高 6 倍、生產成本下降 14%。大圓柱電池延續了圓柱電池一致性高
大眾汽車造電池這個事情，我們其實一直存在一些懷疑。而近期德國薩爾茨基特（Salzgitter）新電池廠破土動工，這是大眾首座歐洲電池工廠。整個投資約20億歐元，計劃在2025年投產，在滿負荷運轉下將能夠生產40GWh的動力電池，供給50萬輛電動汽車。而在動工儀式上，大眾首次提出了標準工廠的概念，同時也展示了新一代的Unified的電芯定義，隨著中國的技術發展，歐洲電池也在快速調整自己的電芯定義理念
2021年9月，嵐圖汽車推出電芯級阻燃的“琥珀”設計電池系統，和“云母”三維隔熱墻技術電池系統。
“琥珀”設計電池系統，是除去電芯兩端連接到電池包電路系統，以及電池包液冷溫控系統的部分，電池包內每一個電芯，都用高分子阻燃材料進行了全方位的包裹阻隔，避免某個電芯熱失控后，在模組內的熱蔓延。因其形態類似每個單體電芯被高分子材料包裹起來像琥珀，所以得名：“琥珀”電池系統。
當然CTC時代，在特斯拉的含義里面，不光是像飛機一樣用機翼結構來做油箱，而是整個工廠用更高效的方式生產汽車，電芯工廠也是其中的一塊。
這里面還請大家關注德州工廠的布局變化，這個改變可能比CTC更加重要。從布局邏輯來看，TESLA已經把傳統汽車制造的流程完全重構。
一、不同電芯熱管理介紹
熱管理的意義:
人們對電動車續航里程、充電時間的要求越來越高，行之有效的電池熱管理系統，對于提高電池包整體性能具有重要意義。
熱管理想要達到的效果：
Pack內熱過程
熱管理系統的分類
各熱管理系統具有自己的特點和優勢，目前國內以液體熱管理系統為主流
不同電芯介紹
Part 1
內外因交促使得
汽車這門生意進行了本質的改變
前段時間和夏沛在聊，汽車組的二級分析師以后確實太難做——傳統在整車領域的重大信息已經往零部件方向走，未來隨著智能網聯一級標的進入二級市場，那不就是和電子和計算機打在了一起了么，就跟電動汽車全面推動電芯的繁榮一樣。
而在動力電池領域，曾幾何時，電動汽車的電芯，只有軟包和方殼兩種選擇。特斯拉則為行業貢獻了圓柱的方案。目前，方形電池長薄化也已經成為另一種行業新趨勢，刀片電池也成為一種新的品類市場。不同企業對刀片的不同理解也帶來了不同的創新產品。
長城汽車，主要把電芯分成兩半，一半給了寧德，一半給了蜂巢能源。
比亞迪主要在一汽、長安和東風中有所突破，但是目前還不是主流。
目前上汽通用五菱和奇瑞兩家公司的電池使用是非常分散的。
圖4 國內自主品牌的電池選擇
Part 2 主要的電池企業供應
在這里不便多說，大家可以看圖來查詢數據。這個表格信息比較多，大家主要看一下鐵鋰和三元的分配情況。
