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拆解宁德时代811动力电池包 解析内部结构和细节

2019-05-22 浏览次数:3,035 次 电动生活

要说今年上半年,中国新能源汽车行业最火的话题,那绝对是NCM 811配方的三元锂电池。自从去年年底蔚来NIO DAY上公开发布ES6,号称第一个适配811电池的量产车。到广汽新能源力拔山兮气盖世地推出Aion S,并且也冠以首个811电池的量产车型。而后吉利子品牌几何A也跟在后面,一句一跟地喊着“我也是”。


宁德时代的工厂一直笼罩着一层神秘的面纱,尤其是在NCM 811被热炒的当下,更是扑朔迷离一般地存在着。

但是现如今,蔚来ES6还身在闺中不见踪影;广汽新能源的Aion S也没见路上有跑的;几何A的811电池版车型不见踪影。每次问到811电池的情况,几家车企都讳莫如深。不要说看811电池的真身,就连装了811电池的车都不怎么愿意给你看。结果,任谁也没想到,宝马X1 PHEV这样一款插电混动车不仅率先用上了811电池,并且第一个将这款宁德时代制造并封装的NCM 811三元锂电池PACK刨开,让大家看实物。也正因为如此,我们才有了今天这篇文章的主角-宁德时代NCM 811动力电池包。

首先说一下这个电池包的来历,这是如假包换的宁德时代NCM 811三元锂电池PACK,由宝马提出需求和技术指标,由宁德时代负责初步设计,并按照宝马的技术要求进行改进。不仅电芯是宁德时代的,同时电池包的制作、组装,以及整个PACK的封装都是由宁德时代完成。因此可以认为,这是宁德时代NCM 811电池的“公版”进化版,其他车企采用的电池包基本也会大同小异,但细节和设计上肯定也会有不同之处。

我们来看一下这个电池包的整体情况

由于这个电池包是给宝马X1 PHEV这款插电式混动车型适配,电量仅有24度,所以体积相对纯电动车型动辄60度电的PACK要小很多。

本身NCM配方的变化,其最终目的就是为了提高能量密度。而N代表的Ni镍则是负责提高能量密度的最主要元素,而Co钴则是负责高倍率,Mn锰则负责稳定性。

NCM分别代表三种元素的名称简写,而各自拥有不同的功能和用处,所以811值得就是至元素组成的比例,8份N,1份钴,1份锰,加起来是10份,也就是一整份。同理,622/523等也都至代表NCM不同的比例而已,很直观。

简单介绍什么叫NCM 811电池之后,我们来看看这个宁德时代电池包的拆解样本。

铝合金下箱体

这是电池的下底部,也就是面对地面的部分,为了减重采用铝合金材质。这个部分相当于咱们吃饭的饭盆,所有的东西都要被装到这个饭盆里。图为这个饭盆…哦不,是下箱体固定车身连接用的螺丝孔位。

由于这个电池包带有液冷系统,因此冷却液通过下箱体与电芯之间,带有液体流通管道的冷却液导板。由于样品被遮挡,我们用I-PACE的电池箱体做示意,原理基本一样。

  电池控制系统

从高压控制器和各处传感器处获得数据信息,根据上报信息判断和控制动力电池运行状态,实现BMS相关控制策略,并作出相应故障诊断及处理。

低压输出

主要是电池包内各种信号和数据的交换,起到与外部车辆控制系统通讯的作用。

高压输出

顾名思义,将内部储藏的高压电向外输出,履行电池包的本职工作。同时检测到意外的高压互锁以及高压掉电,也是通过封闭这个接口来实现的。

高压控制系统

实时采集并上报动力电池总电压、电流等信息,为电量状态SOC,以及电池健康状态SOH提供判断数据,同时可实现预充电检测和绝缘检测功能。

电池芯模组

这个电池模组为硬壳电池,照片中是并列排列的4个电池模组。其中顶部带蓝色圆圈,并有压印纹的金属部分是泄压保护部分,一旦电池内部发生严重的热管理失控,或内部压力骤增,这个金属部分就会破裂,释放硬壳电池内部的压力。

照片中红色框体内的,是检测电压数据的数据线,而篮框部分的则是检测温度的传感器数据线,而那个被压成小扁片样子的接头,其实是一个小的温度传感器。所以大家可以看到,红色的电压监控数据每个电池模组上都有;而蓝色框的温度检测数据线,每隔一个电芯模组才有一个。

 耐高温高压线束

在电池包内的高压线需要经受高温高压的考验,因此凡是涉及动力电池高压线部分,全都会采用这种橘色绝缘布缠绕包裹的高压线材。这没什么可多说的,这条就过了。

 热管理系统

电池包的位置及外部条件都可能导致不均匀的温度分布。温度分布不均会引起电池单体之间的电压不均衡,从而影响电池及整车的性能。

由于电池包采用液冷系统,因此这里是液冷管路的接口,外部链接水泵与散热片,将电池内部多余的热量通过液体管路带出,保持电池组工作在适当的温度之下。

阻燃材料

最近发生了几起自燃事故,将电池包的安全性推上了风口浪尖,再加上811电池巨大的活性,让很多人都有些担忧。为此,这款NCM 811电池包内增加了阻燃层的设计。

电池包在位于电芯的上部增加了这个阻燃层,如果万一电芯发生燃烧,那么阻燃层会拖延电芯部分的火势,向电池上部外壳及车身燃烧的进度,增加乘员离开车辆的时间。这一个阻燃层重量约2.5公斤。

   压强平衡调节模块

由于电池包本身具有IP67的防水防尘指标,某种程度来说是全密封的,因此在不同温度和环境及海拔压强下,电池包内外会产生压强差,而这个平衡装置,就是调节内外压强的。简单来说就是只能通过空气,而阻隔水和尘土。

铝合金上盖

其实上面那些个电芯啊、传感器啊,几乎所有的电池厂商都在使用类似的设计,大差不差,我个人其实更看重这个铝合金上盖的设计。看似简单,其实很难。通过不规则的冲压,让原本强度并不高的铝合金板材,通过改变结构造型,而在不增加任何重量和厚度的情况下,尽可能提高抗扭和自身的强度。同时又不影响电池包的内部构造,以及不增加无意义的空间占用。

看着容易,设计起来可是非常难的,必将要考虑电池包在XYZ三个轴向的震动、冲击,以及本身自体的扭曲和拉伸。

总之,感谢宝马X1 PHEV,让我们看到了一直处在传说中的宁德时代NCM 811电池的真身。在这里我也真心建议其他车企,既然你敢拍胸脯说自己有多强、多牛、多了不起,那么就请亮出来,给大家看到,让大家信服。而不是对着媒体以及用户画大葫芦描大饼、以讹传讹。不然,光听你说,我怎么知道是真的还是假的?万幸吹牛不上税,不然还轮得到特朗普嚣张?你一家就能单挑美利坚了。

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