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比亚迪跟踪-电池技术演进20220522
金融民工1990
长线持有
2022-05-23 22:40:01

比亚迪近况更新

• 电池产能:1)目前:大刀片48G/年,小刀片15G;2)22年底:建成150G,明年新增产能规划100G,一共250G。

• 车产能:四月10万辆/月,往后每月提升2万辆到峰值20万辆/月。

• 月排产:四月份5.5GWh,五月份6GWh,六月份6.5GWh。

• 目标出货量:1)今年:【车】180万辆,【电池】80(自供60+外供10+储能10);2)明年:【车】270万辆,【电池】136(自供96+外供20+储能20)。

• 盈利:对外销售的毛利率(储能25%、特斯拉15%);对内结算预计10%。

 

技术演变核心要点

比亚迪这三次技术革新都是从结构上做创新。

• 划时代的大刀片核心是取消模组-提升电池包体积利用率,方式是取消电池包内部的横梁和纵梁,但取消这些支撑件(横梁、纵梁)后电芯结构强度会下降(影响安全性),故把电芯做成又薄又长的“刀片”,刀片这种结构长度上可以代替横梁,厚度上通过堆叠(叠片工艺)可以代替纵梁。此外,结构上借鉴蜂窝结构排列电芯,进一步提升整个电池包集成效率和强度。

• 用在DMi平台上的小刀片创新在于内部串联软包小电芯(通过串联获得更高的电压,故每个刀片电池电压在20V左右),外部铝壳刀片。对于PHEV来说放电功率重要型强于续航,故内部串联以实现更好的充放电性能。

• 最新推出的CTB核心突破是将车身地板和电池上盖合为一体,进一步简化了车身结构提升了安全性能。此外,排列上继续借用蜂窝铝结构排列电芯,提升了电池结构强度,可承受50吨重卡碾压而无变形。

 

正文

一、刀片电池(大刀片)

• 发布时间:2020年3月

• 应用:最初搭载于“汉”车型上,2020年7月开始逐步应用于汉、E2、宋plus、秦plus、D1、海豚等多种纯电动车型,目前刀片电池技术仍在持续研发并持续扩大应用。

1、主要创新

通过结构创新,在成组时跳过“模组”。

• 传统电池包结构:电池包包括电池包外壳,多个横梁和多个纵梁将电池 包外壳分割成多个电池模组的安装区域,电池模组通过螺钉等方式,固定在横梁或纵梁上。电池模组包括依次排列的多个单体电池,多个单体电池排列形成电池阵 列,在电池阵列外部设置有端板和/或侧板;一般同时包含端板和侧板,端板和侧板固定,围 成容纳电池阵列的空间。同时,端板和侧板通过螺钉连接,焊接或者通过拉杆等其他连接件 连接,以实现对电池阵列的固定。

图:传统电池包结构(400是模组,500是横梁,600是纵梁)

 

来源:比亚迪专利、天风电新

 

• 传统电池包结构体积利用率低下。电池模组通过螺钉等结构固定在横梁和纵梁上,浪费了空间,同时因为 加入了螺钉等连接件,提高了重量,降低了能量密度;另外,电池模组通过端板和侧板的 配合设计,端板和侧板均具有一定的厚度和高度,浪费了电池包内部的空间,降低了电池包 的体积利用率。一般情况下,上述相关技术中的电池包,电池包内单体电池的体积之和与电 池包体积的比值均在50%左右,甚至低至40%(也就是说电池包的体积利用效率只有40%-50%)

图:刀片电池和传统电池结构比较

 

来源:旺财锂电、天风电新

 

在系统集成方面,创新性的使用三明治结构设计,并借鉴了蜂窝板的结构理念,实现超高集成效率,超高强度和刚度。蜂窝板具有质量轻,强度高,刚度高的特点,基于刀片电池的电池系统将电池阵列作为骨架,通过高性能胶黏剂将上盖、底板与电池阵列粘合成一个整体,实现超高集成效率,超高强度和刚度。

图:刀片电池三明治结构

 

 

来源:汽车动力总成、天风电新

 

图:刀片电池轻质高强蜂窝结构复合材料防护板

 

来源:汽车动力总成、天风电新

 

2、主要优势

跳过模组,极大提升了体积利用率,加上超过的集成效率打开了铁锂电池能量密度和续航天花板。传统电池包40%的空间利用率,刀片电池的体积利用率超过60%,首搭“刀片电池”的比亚迪汉续航里程达到600km(系统能量密度达140Wh/kg),刀片电池提出前工信部比亚迪纯电车型铁锂系统能量密度在120Wh/kg。

 

图:刀片电池空间利用率

 

来源:比亚迪发布会、天风电新

刀片电池安全性能佳,针刺实验下效果明显优于传统铁锂电池和三元电池。同样针刺实验下,刀片电池表面温度仅30到60度,无明火,无烟,而三元锂电池剧烈燃烧,表面温度超过500度,一般铁锂电池无明火,有烟。

图:三种动力电池针刺试验

 

来源:比亚迪发布会、天风电新

 

图:刀片电池相关专利

 

来源:中国知网、天风电新

 

二、DM-i超级混动平台搭载专用功率型刀片电池(小刀片)

发布时间:2021年1月

应用:DM-i超级混动平台

 

功率型和容量型(大刀片)相对应,功率型更看重放电功率(5-6C),容量型更看重续航(放电一般在1C)。

 

1、主要创新

采用串联式电芯设计。一件刀片电池内有多个卷绕电芯串联而成(一般6-8个),提高体积利用率。

电芯采用软包封装,刀片电池采用硬铝外壳封装。一次密封:对卷芯采用软铝包装,二次密封:刀片电池采用硬铝外壳包装。

 

图:DMI发布会功率型刀片电池相关

 

来源:比亚迪发布会、天风电新

 

2、主要优势

单体数量少:整个电池包只有10到20个刀片电池

超长里程:纯电里程50km和120km

超安全超长寿命:磷酸铁锂稳定性安全符合针刺试验标准

高空间利用效率:采用无模组化设计,空间利用效率高达65%

高强度—:电池和包体设计融合,采用类似蜂窝状铝板结构

图:DMI发布会功率型刀片电池相关

 

 

 

来源:比亚迪发布会、天风电新

 

三、CTB

发布时间:2022年5月

应用:海豹车型

1、主要创新

• CTP向CTB进阶:电池上盖和车身地板进一步合二为一,由原来的电池三明治结构(CTP技术:电池上盖-电芯-托盘)变成整车三明治结构(CTB技术:车身地板集成电池上盖-电芯-托盘),简化了车身结构和生产工艺。

 

图:CTB是指车身地板和电池上盖合为一体

 

来源:比亚迪发布会、天风电新

 

• 采用蜂窝铝结构电池包:CTB刀片电池包的结构灵感,来源于蜂窝铝结构。刀片电池本身非常安全,相邻电芯可以紧密排列在一起。一排排的刀片电芯组成的结构就如蜂窝芯,通过上盖板和底板组成类蜂窝结构。这让CTB刀片电池包的结构强度得到突破。

 

图:类蜂窝三明治结构

 

来源:比亚迪发布会、天风电新

 

2、主要优势

• CTB:车身底板与电池上盖板的集成,使得采用了CTB技术的动力电池系统体积利用率提升66%;让电池包与车身融合,安全性能大幅提升,整车侧柱碰撞入侵量减少45%;整车扭转刚度提升一倍至40000+N·m/°,麋鹿测试通过速度83.5km/h,单移线速度133km/h,最大横向稳定加速度1.05g,操控性能达到跑车级水平。

• 蜂窝铝:提升了电池结构强度,可承受50吨重卡碾压而无变形,也提升了整车安全、操控、舒适等方面的性能。

 

图:电池车身一体化提升整车扭转刚度

 

来源:比亚迪发布会、天风电新


作者在2022-05-23 22:46:29修改文章
声明:文章观点来自网友,仅为作者个人研究意见,不代表韭研公社观点及立场,站内所有文章均不构成投资建议,请投资者注意风险,独立审慎决策。
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