6月13日,上汽乘用车MG品牌发布了一个新电池(包)品牌——“魔方”电池,并亮相了该电池的首款车型——MG MULAN,大家俗称“木兰”。
根据其已经披露的性能参数和技术特性,是否具备和“刀片”、“弹匣”一战的实力呢?
这里有张图表,分别展示了三种电池的基础特性和性能表现,供大家初步参考。
此次给我们介绍魔方电池的是上汽集团副总工程师、捷能公司总经理朱军,他也被誉为上汽新能源之父。以下内容供大家参考。
一、魔方电池
朱军介绍,魔方电池的英文是ONE PACK,因为在这个平台上所有电池的投映面积是一样的,跟外部相关的连接键也是一样的。
为什么叫魔方?
第一,这个电池虽然投映面积一样(长:1690mm,宽:1300mm),但是有三个厚度:110mm、125mm和137mm,四个串数:96串、100串、104串和108串。
第二,从电化学维度来看,在这个电池平台上可以选择不同的电化学体系的电池。
低密度体系,包括钠离子、磷酸铁锂和M3P(磷酸盐体系的三元电池),其中磷酸铁锂版又分为长寿命版本、快充版本和高温版本。
中密度体系,包括5系三元、6系三元和高镍三元。
高密度体系,包括硅碳负极、半固态等。
通过物理维度跟电化学维度组合,魔方电池实现了不同的性能,能量范围从44kWh-150kWh,满足A0级到D级车的电池包需求。
朱军透露,魔方电池即将投入量产,具有超低成本,12年100万公里超长寿命,超长续航等特点,可以支撑电动车跑到一千公里。
二、躺式电芯
魔方电池的最大技术特点,就是采用了躺式电芯的布局。
朱军解释称,当把电芯放到电池包里形成整包时,电芯的尺寸决定了电池包的尺寸,如果电芯竖起来放,要想把高度降低就得把电芯做矮一点,但这会导致有效的体积利用率大幅度下降,所以采用躺式电芯的布置。
由于采用躺式电芯,魔方电池做了一系列电池结构和冷却的重新设计。从图中可以看到,其结构主要包括躺式电芯专用压板、躺式CTP电芯组和立式冷却组件,以及下方托盘。
在冷却设计中,电池要有两样东西,一是膨胀补偿材料,二是热隔离所需的绝热材料,大部分电池都是采用气凝胶来绝热。
当采用传统竖放电芯设计,六个电芯中间需要5个大的热隔离和膨胀补偿,当采用躺式电芯设计后,只需要2片很小的材料。
三、魔方电池的三大优点
朱军表示,魔方电池有三大优点:超高集成度,超长寿命、“零热失控”安全防护。
1、超高集成度
从视频可以看到,竖放电芯,只有绿色那一块区域是放置电化学的储能材料。电芯躺平后,绝大部分空间都可以用来容纳有效的电化学材料。
为了证明魔方电池躺平电芯的体积和重量能量密度优势,上汽做了下面两张图表,我们先看体积密度优势:
首先是不同化学体系电芯对比,在50度电的PK中,上汽魔方电池51kWh,三元锂电芯,体积是250L;T品牌55kWh,LFP电芯,体积是341.9L。
在60度电的PK中,上汽魔方电池64kWh,三元锂电芯,体积是250L;X品牌60.2kWh,LFP电芯,体积是399L。
再看同体系化学电芯对比,在80度电的PK中,上汽魔方电池77kWh,三元锂电芯,体积是250L;T品牌75kWh,三元锂电芯,体积是341.9L。
在100度电的PK中,上汽魔方电池100kWh,三元锂电芯,体积是310L;N品牌100kWh,三元锂电芯,体积是340L。
可以看到,无论是相同化学体系的电芯对比,还是不同化学体系电芯对比,上汽魔方电池的体积效率转换率都更为出色。
再看重量密度优势:
在50度电的PK中,都是LFP体系,上汽魔方电池51kWh,重量385kg;T品牌55kWh,重量455kg。
在80度电的PK中,都是三元锂体系,上汽魔方电池77kWh,重量435kg;T品牌75kWh,重量469.5kg;X品牌80.9kWh,重量503kg。
在100度电的PK中,都是三元锂体系,上汽魔方电池100kWh,重量520kg;N品牌100kWh,重量540kg。
相较列举出的品牌,上汽魔方电池在各个容量电池包的重量效率转换率都更为出色。
从上下两张图表可以发现一个有趣的共同点,在低容量对比时,上汽魔方电池的体积和重量密度的优势都比较大;而在高容量对比时,上汽魔方电池的体积和重量密度优势与其它品牌相对缩小。
对此,朱军解释称,“因为高能量时的热失控要求以及膨胀等其他原因,我们把最高的电芯(133mm)竖起来放,当然我们还在研究能不能回到平躺式。”
2、超长寿命
关于如何提升魔方电池的寿命,上汽用的并非我们通常理解的化学方法,而是物理方式。
朱军介绍,一般电芯或模组两端有强束缚,在电池充放电过程中,它的体积会膨胀和收缩,电池在逐渐老化的过程中,也在不断地膨胀,久而久之,电池的寿命会受到很大的影响。
在结构上,躺平的电芯上下只有两个电芯,两端没有束缚。朱军表示,魔方电池设计了一个自适应束缚装置,它会随着荷电量的换边和老化程度,跟电芯相适应,一直保持几乎是平的约束力,这会对电池寿命有很大的帮助。
朱军举了一个例子,一块64度电魔方电池,其寿命是12年100万公里,循环寿命衰减不超过20%。而如果采用传统立式电芯,要实现同样衰减,其寿命只能做到50多万公里,基本是一半。
还有一块77度电电池包,质保是8年66万公里,衰减不超过20%。
朱军强调,无论是哪个电池数据,都比市面上能够买到其它的车要好很多。而且,代价是通过结构方式实现的,而不是以牺牲电池能量密度和成本。
3、零热失控
无论是什么电池包,解决安全,控制热失控都是首要任务。
朱军介绍,目前竖放电芯采用强制热隔离,能够一定程度防止它快速扩散,但是除非用很足的料,否则是遏不住的。
朱军认为,电芯不能做大,一个电芯就是一度电,一度电在很短时间内把它释放出来,除非隔热非常好,否则还是会扩散,影响到另外一个相邻电芯的隔膜,这就是竖放电芯的一个极限。
为了解决躺平电芯的热扩散,魔方电池的大致思路是,上下两块电芯之间不做隔离,与相邻电芯的隔离用绝热材料,可以做厚一些。
除了电芯之间,在整包电芯隔绝上,使用冷却板和隔离结构,以视频电池包为例,使用了两块隔离板,三块冷却板。相较竖放电芯冷却板,躺平电芯冷却板采用立式布局。
朱军表示,通过这样的被动热扩散方法,魔方电池能够真正实现零热失控。即便是某个电芯发生热扩散,最多只会烧其中上下两块电芯,不会蔓延至其它电芯。
四、可充可换可升级的能源体系
这个概念,最广为人知的是由蔚来提出并践行,虽然几年前大家都在质疑,但现在获得了不少理解。此次上汽推出的魔方电池,也有这样类似的设计思路。
朱军表示,魔方电池包的外围设计都是一样的,包括高低压连接、冷却连接、统一吊装位置、以及固定位置等。
基于这样的相同设计预埋,意味着魔方电池包能够实现快换与互换。所谓快换,就是换电。所谓互换,比如把51度电池包换成77度电池包。
据朱军透露,上汽早几年在北京、上海推行了快换出租车,但只有一个电池包,40度电,且不支持液冷。
相较之前的快换方案,以魔方电池为核心的换电方案更为先进。
技术方面,朱军表示,魔方电池能够适配所有车型,包括跑车、轿车、MPV和SUV。除了此次MG MULAN,上汽其它品牌、其它车型也都将采用魔方电池。
推广策略方面,魔方电池可买,可租,亦可升级。
如果打通快换和互换,那么上汽将实现真正意义上的车电分离商业模式,进而构筑一个能源生态。
比如,如果用户车子电池坏了,可以换(买)一个新电池;如果用户车子坏了,电池是好的,可以拿去卖。
朱军透露,上汽近几年在跟有影响力的能源公司洽谈合作,希望为此构建一个新的商业模式,以及生态链,也许很快对外公布。
朱军还说,由于魔方电池除了电池厚度不一样,其它都一样,这意味着产业链上各个环节都能得到高效的运转,产业链全部打通。尤其在电池材料价格暴涨的当下,魔方电池的梯次利用和回收有巨大意义。
朱军强调,上汽魔方电池是真正适合所有车型使用的平台化解决方案。
五、首款产品——MG MULAN
除了公布魔方电池,上汽乘用车MG品牌此次还发布了“全球纯电超能跨界车”MG MULAN。
MG MULAN基于上汽星云纯电专属系统化平台、以全球标准打造,搭载“超薄纯平”魔方电池,创新采用LBS躺式电芯、CTP技术,以及超级电驱动系统的首次搭载。
MG MULAN的魔方电池包有三个容量,分别是51度、64度和77度,三块电池包都是110mm厚度尺寸,材料方面有磷酸铁锂和三元锂,其中三元锂电池能量密度达到180Wh/kg。
性能参数方面,MG MULAN能够实现3.8秒破百,在电动车加速榜排名第五,也是同级加速最快的车型。另外,还拥有5.3米的转弯半径,50:50的前后轴荷比,490mm的超低质心高度。
MG表示,MG MULAN的定价将会在20万元以下,并在中欧市场同步上市。
作为中国品牌出海先锋,MG品牌连续3年蝉联“中国单一品牌海外销量冠军”,成功进入80多个国家和地区,在全球18个国家跻身当地单一品牌销量前十。
为了出口全球,MG MULAN引入了全球最严苛环保标准,满足世界造车体系中标准最严、门槛最高的REACH、E-MARK等严苛欧标。
上汽数据业务部副总经理、乘用车公司首席数字官(CDO)兼MG品牌CEO张亮表示,“对于MG MULAN的定位,我们希望它在全球范围之内,能像大众高尔夫一样,是一款在全球足够有影响力的车。”
朱军则说,MG MULAN的对标车型除了大众高尔夫,还有在江湖传闻已久、但尚未推出的特斯拉“Model 2”。
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