鉅大LARGE | 點擊量:1894次 | 2019年09月09日
詳解:動力電池功能輔件的作用
某機構(gòu)的信息:2016年國內(nèi)鋰動力電池企業(yè)出貨量合計達30.5GWh,同比增長79.4%,比亞迪、CATL、沃特瑪、國軒高科前四占比62.5%,動力電池行業(yè)儼然已經(jīng)進入了行業(yè)寡頭格局,鴻海今年3月底10億入股CATL1.19%,其估值已經(jīng)達到了840億元,而動力電池種類繁多的功能輔件,也伴隨著行業(yè)快速成長。
動力電池的功能輔件的種類
現(xiàn)在的行業(yè)趨勢來看,動力電池廠商越來越朝著系統(tǒng)整體集成能力的tier1靠近,主要部件除了電芯要自己做,bms一些頂尖的動力電池企業(yè)也選擇自己做,而除此之外其實還有很多功能輔件,這一塊大多數(shù)廠商均會選擇向上游二級或三級供應(yīng)商進行采購,這些主要包括:比如電池包的整體結(jié)構(gòu)件:如電池外殼,側(cè)板,電池底板;模塊與模塊間的高壓回路連接件,模塊的殼體,蓋板;方殼電芯的方通,蓋板,軟包電芯的鋁塑膜;正負(fù)極與極片的金屬軟連接,電芯與電芯間的跨界片;絕緣隔熱類的,電芯間的絕緣墊片,電芯內(nèi)的襯套,電池包的密封圈或者其他,當(dāng)然還有一些技術(shù)壁壘高的高壓器件,如繼電器,保險絲(包括MSD),HVIL回路線束等,如果是液冷系統(tǒng)的話還會涉及到冷卻板,冷卻管,heater等器件。直觀一點,從第一電動網(wǎng)李浩晨老師《簡單易懂的動力電池系統(tǒng)設(shè)計講解》的文章里截了兩張圖,非常的清晰:
當(dāng)然這是個風(fēng)冷的包,包里和模塊上主要的結(jié)構(gòu)件大概都能看清楚,當(dāng)然電芯本身還有一些結(jié)構(gòu)件如下:
電池蓋板及方通示意圖
電芯內(nèi)絕緣襯套示意圖
實際各個廠家會因電池包設(shè)計和功能的不同而有選擇性的采用以上的大部分用于自己的產(chǎn)品之中,從而對動力電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)完整性,絕緣性,熱管理及安全性進行輔助功能的應(yīng)用。
動力電池功能輔件的作用
承上所述,這些功能輔件的作用大致分一下,主要包括了結(jié)構(gòu)的完整性支撐,電芯間的功能連接,絕緣阻燃與密封,熱管理功能,高壓安全性保護:
當(dāng)然以上有很多設(shè)計的功能都是疊加的,不能完全區(qū)分開來,例如電芯的上蓋板既保證電芯結(jié)構(gòu)上的完整也通過安全閥等設(shè)計達到熱失控時泄壓的目的;電芯間的墊片既起到了功能上的絕緣阻燃也起到了結(jié)構(gòu)上的電芯壽命后期膨脹的緩沖等作用。
不同的功能輔件所要求的技術(shù)特性是不同的,例如電芯的殼體主要作為電芯內(nèi)活性物質(zhì)與外界全生命周期的屏障,因此耐久,耐腐蝕等性能顯得尤為重要;電芯間的跨接片又要求內(nèi)阻低通過大電流時發(fā)熱小,連接可靠性高,能通過振動要求,而采用軟連接的多層金屬則又要保證焊接的質(zhì)量;而密封圈等設(shè)計又是出于對電池包的密封性能的要求,既不能過粉塵也不能過水,一般能整體通過IP67標(biāo)準(zhǔn);繼電器則要求大電流通過時不粘連,能有效開關(guān);因此整體上來看,不同的要求和材料決定了其本身的技術(shù)難度和壁壘。
動力電池功能輔件的技術(shù)壁壘
單從市場應(yīng)用上來看,目前在乘用車型中高壓器件,鋁塑膜以及一些超薄水冷板設(shè)計上國外產(chǎn)品仍占據(jù)著一定的主導(dǎo)地位,而在金屬或塑料結(jié)構(gòu)件,隔熱或絕緣密封件上已是國內(nèi)產(chǎn)品的天下。本文暫不討論目前國外產(chǎn)品仍占主導(dǎo)地位的功能輔件,顯然他們?nèi)跃哂幸欢ǖ募夹g(shù)壁壘,那么目前已經(jīng)國產(chǎn)化的功能件,例如系統(tǒng)結(jié)構(gòu)件和絕緣密封件等還有技術(shù)壁壘嗎?
答案是肯定的。筆者早些年有幸參與過動力電池的研發(fā)過程,在產(chǎn)品研發(fā)過程中也經(jīng)歷過類似于“蓋板又漏了”“安全閥怎么沒開”這種結(jié)構(gòu)件失效的情況,因此對鋰離子電池結(jié)構(gòu)件的重要性深有體會,現(xiàn)在隨著工藝的成熟與技術(shù)的進步像筆者早些年遇到這些情況相信已經(jīng)越來越少了,壁壘消失了嗎?筆者認(rèn)為并沒有,其實技術(shù)的成熟并不意味著壁壘的消失,而是從技術(shù)難度所造成的壁壘,變成了其他因素的壁壘,筆者認(rèn)為主要在于以下三個方面,從高到低依次為:
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