寶能發布軟包電池CTP方案
時間:2020-09-08 09:22來源:NE時代 作者:Leon&Echo
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在整個電池pack中，電芯的成本在70%左右，而其中正極材料的成本又是大頭；除此之外，模組硬件成本是電池包里面一個成本占比較高的部分，據行業內人士測算，這個比例在15%（基于NCM 523）左右，所以2020年我們看到一些很明顯的趨勢：1、中短續航車型電池材料逐步回歸低成本磷酸鐵鋰；2、電池Pack采用大模組或無模組的方式。
寧德時代和比亞迪的CTP產品已經進入到應用階段，但主要是針對方形電池，在軟包電池領域，我們還沒看到更多的創新型方案。
但是進入2020年以來，我們有一個很明顯的感受，歐洲車企步調統一地選擇和中國的軟包電池合作，戴姆勒入股孚能科技，億緯鋰能供應寶馬，大眾定點萬向123。不管軟包電池路線在車企的戰略布局里占據何等地位，我們可以肯定的是，隨著歐洲車企開啟電氣化進程和LG化學在中國市場的進一步放量，軟包電池是會有一部分增量市場的。
所以，相比于方形電池，軟包電池的降本問題顯得更加緊迫了。我們很好奇的是，軟包電池的降本，是會另辟蹊徑，還是沿用方形CTP的理念？
最近，我們從寶能旗下的電池公司寶創新能源新推出的幾篇專利中找到了答案，整體方案看起來像軟包的CTP。
1.0版本的軟包CTP方案
為什么說是1.0版本的軟包CTP方案呢？因為這與寧德時代的1.0 CTP方案類似，并不是直接從cell到pack。
從專利來看，寶能是沿著車身寬度方向放置了多個模組，形成一個pack。這有點類似特斯拉Model 3的CTP方案，但有點不同的是，特斯拉的模組是按車身長度方案放置，寶能專利中的模組是按車身寬度方向放置的。
Tesla Model 3 pack方案與寶能電池pack方案對比
這種橫向放置的模組最特別的地方在于它的長電芯，電芯的長度是整個電池包的寬度，跟比亞迪的刀片電池類似。但是，與比亞迪刀片電池不同的是，寶能電池的長電芯并不是一個單獨的長電芯，而是由多個電芯串聯而成。
在串聯的時候，小電芯之間采用極耳焊接的方式進行連接，外面再用一個極耳保護殼進行保護。這種結構的最大的好處是，電芯做長之后，原先傳統模組六個面的端板部分要么變長要么部分省掉（主要是底部端板），還省掉了傳統模組中的大量busbar和部分模組附件，因此整個電池包的空間利用率提升了，重量減輕，并降低電池包的成本。
跟比亞迪刀片電池CTP方案不同的是，寶能的電池包并不是電芯直列放置形成一個pack。
寶能電池采用的軟包方案，多個電芯水平疊放后一步焊接實現組內串并聯，形成一個小的疊片體，最后多個長的電芯疊片體形成的一個大單元，單元外面放側板來隔開，疊片體與側板之間有緩沖泡棉，并且上下兩面都放置了絕緣板，這樣就行成了一個大模組。
寶能電池的大模組構成
那么，省掉了底部端板，怎么來保證結構強度呢？
側邊的端板其實還在，側板與頂板、疊片體之間通過結構膠粘接和螺釘固定。
除此之外，底部放置了一體式的液冷板，頂部還有防爆泄壓功能的板，與四周的邊框連接，形成一體式結構保證強度，但是這個強度究竟如何，我們后續可以關注一下成品。
軟包CTP電池的熱安全怎么保障？
從專利里面，我們還可以看到，寶能對每個電芯堆疊體外面都放置了冷板和導熱膠，及熱管理單元并不是針對一個大模組，而是縮小到了電芯堆疊體。
傳統的軟包電池模組里一般是12個電芯堆疊，而寶能因為采用的串聯長電芯，每個電芯堆疊體里面只有3個電芯，這種設計相對來說熱失控安全性會更好一些。
另外，除了底部和側面的熱管理部件，電池頂部還有防爆泄壓系統。
電池頂部的防爆泄壓系統（見下圖），從上到下一共有三層，底部是絕緣膜、中間有防護板，頂部防爆膜組成，絕緣薄膜，用于電芯極柱、連接片和FPC采集片的絕緣防護，防護板用于保護電芯，頂部防爆膜通過耐高溫結構膠粘接在防護板上。
頂板上有開孔，開孔對應電芯防爆閥，防爆泄壓系統只能從內部打開，當電芯發生熱失控時，氣體從電芯防爆閥泄放，高溫熔化塑料的絕緣膜，同時沖開頂部的防爆膜，以此來確保熱失控電芯安全泄壓。
在泄壓口上方，寶能還留了一個滅火泄壓的通道。
1電芯模塊；3 密封板；31滅火泄壓煙道/第一泄壓孔；32 冷卻板；33散熱板；41采集片；411檢測觸頭
另外，相鄰電芯由于是各自都是用密封膠形成的密封區域，防爆泄壓系統又是單向設置，外部氣體無法進入，同時頂部相鄰電芯頂部的防爆膜在電芯泄壓時也不會打開，所以電芯之間更加不會相互影響。
軟包CTP要面對的問題
做軟包CTP的出發點應該是為了降低成本和減輕重量，并提高成組效率。但因為軟包電池本身的特性，整個電池包的強度問題也應該看一下市場檢驗的結果。
另外，電芯跟電芯之間的極耳是采用焊接的方式來連接，如何保證電芯之間的穩固和性能，也是一個的問題。同時，在生產過程中，該獨創的工藝是否有相應的設備和方案來保證大規模的生產？生產過程中的良率如何保證？
作為一家全新的電池企業，寶能是否能實現這些技術的落地，NE時代將會進一步跟蹤和研究。除此之外，我們在寶能的專利中還發現了類似于寧德時代的CTC的電池設計方案，后續我們也將會進一步跟蹤和分析。
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