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解密上汽魔方電池 | 電動勢

6月13日,上汽乘用車MG品牌釋出了一個新電池(包)品牌——“魔方”電池,並亮相了該電池的首款車型——MG MULAN,大家俗稱“木蘭”。

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此次給我們介紹魔方電池的是上汽集團副總工程師、捷能公司總經理朱軍,他也被譽為上汽新能源之父。以下供大家參考。

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一、魔方電池

朱軍介紹,魔方電池的英文是ONE PACK,因為在這個平臺上所有電池的投映面積是一樣的,跟外部相關的連線鍵也是一樣的。

為什麼叫魔方?

第一,這個電池雖然投映面積一樣(長:1690mm,寬:1300mm),但是有三個厚度:110mm、125mm和137mm,四個串數:96串、100串、104串和108串。

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第二,從電化學維度來看,在這個電池平臺上可以選擇不同的電化學體系的電池。

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低密度體系,包括鈉離子、磷酸鐵鋰和M3P(磷酸鹽體系的三元電池),其中磷酸鐵鋰版又分為長壽命版本、快充版本和高溫版本。

中密度體系,包括5系三元、6系三元和高鎳三元。

高密度體系,包括矽碳負極、半固態等。

透過物理維度跟電化學維度組合,魔方電池實現了不同的效能,能量範圍從44kWh-150kWh,滿足A0級到D級車的電池包需求。

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朱軍透露,魔方電池即將投入量產,具有超低成本,12年100萬公里超長壽命,超長續航等特點,可以支撐電動車跑到一千公里。

二、躺式電芯

魔方電池的最大技術特點,就是採用了躺式電芯的佈局。

朱軍解釋稱,當把電芯放到電池包裡形成整包時,電芯的尺寸決定了電池包的尺寸,如果電芯豎起來放,要想把高度降低就得把電芯做矮一點,但這會導致有效的體積利用率大幅度下降,所以採用躺式電芯的佈置。

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由於採用躺式電芯,魔方電池做了一系列電池結構和冷卻的重新設計。從圖中可以看到,其結構主要包括躺式電芯專用壓板、躺式CTP電芯組和立式冷卻元件,以及下方托盤。

在冷卻設計中,電池要有兩樣東西,一是膨脹補償材料,二是熱隔離所需的絕熱材料,大部分電池都是採用氣凝膠來絕熱。

當採用傳統豎放電芯設計,六個電芯中間需要5個大的熱隔離和膨脹補償,當採用躺式電芯設計後,只需要2片很小的材料。

圖6、最好用影片

三、魔方電池的三大優點

朱軍表示,魔方電池有三大優點:超高整合度,超長壽命、“零熱失控”安全防護。

1、超高整合度

從影片可以看到,豎放電芯,只有綠色那一塊區域是放置電化學的儲能材料。電芯躺平後,絕大部分空間都可以用來容納有效的電化學材料。

為了證明魔方電池躺平電芯的體積和重量能量密度優勢,上汽做了下面兩張圖表,我們先看體積密度優勢:

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首先是不同化學體系電芯對比,在50度電的PK中,上汽魔方電池51kWh,三元鋰電芯,體積是250L;T品牌55kWh,LFP電芯,體積是341。9L。

在60度電的PK中,上汽魔方電池64kWh,三元鋰電芯,體積是250L;X品牌60。2kWh,LFP電芯,體積是399L。

再看同體系化學電芯對比,在80度電的PK中,上汽魔方電池77kWh,三元鋰電芯,體積是250L;T品牌75kWh,三元鋰電芯,體積是341。9L。

在100度電的PK中,上汽魔方電池100kWh,三元鋰電芯,體積是310L;N品牌100kWh,三元鋰電芯,體積是340L。

可以看到,無論是相同化學體系的電芯對比,還是不同化學體系電芯對比,上汽魔方電池的體積效率轉換率都更為出色。

再看重量密度優勢:

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在50度電的PK中,都是LFP體系,上汽魔方電池51kWh,重量385kg;T品牌55kWh,重量455kg。

在80度電的PK中,都是三元鋰體系,上汽魔方電池77kWh,重量435kg;T品牌75kWh,重量469。5kg;X品牌80。9kWh,重量503kg。

在100度電的PK中,都是三元鋰體系,上汽魔方電池100kWh,重量520kg;N品牌100kWh,重量540kg。

相較列舉出的品牌,上汽魔方電池在各個容量電池包的重量效率轉換率都更為出色。

從上下兩張圖表可以發現一個有趣的共同點,在低容量對比時,上汽魔方電池的體積和重量密度的優勢都比較大;而在高容量對比時,上汽魔方電池的體積和重量密度優勢與其它品牌相對縮小。

對此,朱軍解釋稱,“因為高能量時的熱失控要求以及膨脹等其他原因,我們把最高的電芯(133mm)豎起來放,當然我們還在研究能不能回到平躺式。”

2、超長壽命

關於如何提升魔方電池的壽命,上汽用的並非我們通常理解的化學方法,而是物理方式。

朱軍介紹,一般電芯或模組兩端有強束縛,在電池充放電過程中,它的體積會膨脹和收縮,電池在逐漸老化的過程中,也在不斷地膨脹,久而久之,電池的壽命會受到很大的影響。

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在結構上,躺平的電芯上下只有兩個電芯,兩端沒有束縛。朱軍表示,魔方電池設計了一個自適應束縛裝置,它會隨著荷電量的換邊和老化程度,跟電芯相適應,一直保持幾乎是平的約束力,這會對電池壽命有很大的幫助。

朱軍舉了一個例子,一塊64度電魔方電池,其壽命是12年100萬公里,迴圈壽命衰減不超過20%。而如果採用傳統立式電芯,要實現同樣衰減,其壽命只能做到50多萬公里,基本是一半。

還有一塊77度電電池包,質保是8年66萬公里,衰減不超過20%。

朱軍強調,無論是哪個電池資料,都比市面上能夠買到其它的車要好很多。而且,代價是透過結構方式實現的,而不是以犧牲電池能量密度和成本。

3、零熱失控

無論是什麼電池包,解決安全,控制熱失控都是首要任務。

朱軍介紹,目前豎放電芯採用強制熱隔離,能夠一定程度防止它快速擴散,但是除非用很足的料,否則是遏不住的。

朱軍認為,電芯不能做大,一個電芯就是一度電,一度電在很短時間內把它釋放出來,除非隔熱非常好,否則還是會擴散,影響到另外一個相鄰電芯的隔膜,這就是豎放電芯的一個極限。

為了解決躺平電芯的熱擴散,魔方電池的大致思路是,上下兩塊電芯之間不做隔離,與相鄰電芯的隔離用絕熱材料,可以做厚一些。

除了電芯之間,在整包電芯隔絕上,使用冷卻板和隔離結構,以影片電池包為例,使用了兩塊隔離板,三塊冷卻板。相較豎放電芯冷卻板,躺平電芯冷卻板採用立式佈局。

朱軍表示,透過這樣的被動熱擴散方法,魔方電池能夠真正實現零熱失控。即便是某個電芯發生熱擴散,最多隻會燒其中上下兩塊電芯,不會蔓延至其它電芯。

三、可充可換可升級的能源體系

這個概念,最廣為人知的是由蔚來提出並踐行,雖然幾年前大家都在質疑,但現在獲得了不少理解。此次上汽推出的魔方電池,也有這樣類似的設計思路。

朱軍表示,魔方電池包的外圍設計都是一樣的,包括高低壓連線、冷卻連線、統一吊裝位置、以及固定位置等。

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基於這樣的相同設計預埋,意味著魔方電池包能夠實現快換與互換。所謂快換,就是換電。所謂互換,比如把51度電池包換成77度電池包。

據朱軍透露,上汽早幾年在北京、上海推行了快換出租車,但只有一個電池包,40度電,且不支援液冷。

相較之前的快換方案,以魔方電池為核心的換電方案更為先進。

技術方面,朱軍表示,魔方電池能夠適配所有車型,包括跑車、轎車、MPV和SUV。除了此次MG MULAN,上汽其它品牌、其它車型也都將採用魔方電池。

推廣策略方面,魔方電池可買,可租,亦可升級。

如果打通快換和互換,那麼上汽將實現真正意義上的車電分離商業模式,進而構築一個能源生態。

比如,如果使用者車子電池壞了,可以換(買)一個新電池;如果使用者車子壞了,電池是好的,可以拿去賣。

朱軍透露,上汽近幾年在跟有影響力的能源公司洽談合作,希望為此構建一個新的商業模式,以及生態鏈,也許很快對外公佈。

朱軍還說,由於魔方電池除了電池厚度不一樣,其它都一樣,這意味著產業鏈上各個環節都能得到高效的運轉,產業鏈全部打通。尤其在電池材料價格暴漲的當下,魔方電池的梯次利用和回收有巨大意義。

朱軍強調,上汽魔方電池是真正適合所有車型使用的平臺化解決方案。

四、首款產品——MG MULAN

除了公佈魔方電池,上汽乘用車MG品牌此次還發布了“全球純電超能跨界車”MG MULAN。

MG MULAN基於上汽星雲純電專屬系統化平臺、以全球標準打造,搭載“超薄純平”魔方電池,創新採用LBS躺式電芯、CTP技術,以及超級電驅動系統的首次搭載。

MG MULAN的魔方電池包有三個容量,分別是51度、64度和77度,三塊電池包都是110mm厚度尺寸,材料方面有磷酸鐵鋰和三元鋰,其中三元鋰電池能量密度達到180Wh/kg。

效能引數方面,MG MULAN能夠實現3。8秒破百,在電動車加速榜排名第五,也是同級加速最快的車型。另外,還擁有5。3米的轉彎半徑,50:50的前後軸荷比,490mm的超低質心高度。

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MG表示,MG MULAN的定價將會在20萬元以下,並在中歐市場同步上市。

作為中國品牌出海先鋒,MG品牌連續3年蟬聯“中國單一品牌海外銷量冠軍”,成功進入80多個國家和地區,在全球18個國家躋身當地單一品牌銷量前十。

為了出口全球,MG MULAN引入了全球最嚴苛環保標準,滿足世界造車體系中標準最嚴、門檻最高的REACH、E-MARK等嚴苛歐標。

上汽資料業務部副總經理、乘用車公司首席數字官(CDO)兼MG品牌CEO張亮表示,“對於MG MULAN的定位,我們希望它在全球範圍之內,能像大眾高爾夫一樣,是一款在全球足夠有影響力的車。”

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朱軍則說,MG MULAN的對標車型除了大眾高爾夫,還有在江湖傳聞已久、但尚未推出的特斯拉“Model 2”。

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