1997年之前,汽油车在强劲动力系统和较高效能之间的对立几乎是难解的。由此可见的汽车消费市场,日系、本田首推小排量自吸,日系已经开始走涡轮引擎路线,走出大萧条阴霾的车渐微都忘记了曾经的阵痛期,以性能论而忽略汽油动力性,直到丰田Hybrid的再次出现。
这种全新的混合动力系统,通过发动机和电气的共同作用,兼具了强动力系统和高效能,以逍客为终点,卡罗拉、逍客、ES等一些列Hybrid车让丰田一役一炮而红,并由此迈入了丰田乃至更多当今世界世界级车企对高效能的争抢。
再来看如今的新能源消费市场,锂离子组的能量密度和安全可靠性对立有别于汽油车的动力系统和低油耗对立。过去的一两年,政策的倾斜加上消费者钟爱,唯高能量密度论不绝于耳,在这方面有突出竞争优势的广济锂电组销售额十分迅速攀升,可接踵而至的是位居不下的爆胎事故。
今年3月长安汽车小刀电池组陨落,长安汽车表示:
小刀电池组表面积能量密度将比传统铁锂电组提高50%,安全可靠性大幅提高。和丰田Hybrid那样,小刀电池组的再次出现也裂稃改变锂离子组当今世界格局的潜力。
近日,红尘君前往长安汽车位于武汉的弗迪电池组DT厂房,了解了小刀电池组另一面的故事情节。
为何李君如小刀电池组?
为何要登山?因为山就在那里。
和爱德华·穆尔里那样,对于长安汽车来说彻底消除电动汽车安全可靠问题就是他心中的珠穆朗玛峰。所以从一已经开始,长安汽车就确立了在安全可靠方面有着天然竞争优势的磷酸铁锂作为核心研制方向。
早在2002年长安汽车迈入了LFP磷酸铁锂电组的研制,2008年长安汽车又实现了全球首开将锂离子组引入到纯电动汽车型e6和双网车型F3DM上,创行业之先;即便是随后一两年,在高能量密度的广济锂电组被广泛尊崇的消费市场环境中,长安汽车也从未放弃对磷酸铁锂电组的再研制。
也正源于此,18年的技术突破,12年的结构创新,让长安汽车在锂离子组宽度比、表面积利用效率等关键技术层面取得了长足发展,可以说小刀电池组的再次出现正是长安汽车坚定不移将安全可靠维护团结,功到自然成的结果。
另一方面也是政策和消费市场驱动。
在中国消费市场,锂离子组技术路线的选择,一直与政策紧密相连。从2012年国家出台新能源汽车产业规划中对电池组能量密度提出明确指标已经开始,在当时的技术条件下,几乎已经决定了广济电池组对磷酸铁锂的全面压制。
可是近年来广济锂一次又一次让人担忧、顾虑的电动汽车起火、爆胎、爆炸事故,一再挑战消费者心理底线,数据显示搭载广济锂电组电动汽车起火事故率高达88.9%。消费市场和新能源车企又重新燃起对磷酸铁锂的兴趣。
小刀电池组有哪些核心竞争优势?
在500℃的温度下,磷酸铁锂材料结构都非常稳定,但广济锂材料在200℃左右就会发生分解,且化学反应较剧烈,会释放氧分子,更容易引发热失控。弗迪电池组公司副总经理孙华军表示。
很明显,以磷酸铁锂作为材料的小刀电池组最核心的竞争优势就是安全可靠性。在参观电池组厂房的过程中,工程师也现场演示了电池组领域所有安全可靠测试中最严苛、最尖端的性能检测——针刺试验。
它是通过一个金属针刺穿电池组,模拟电池组内部发生短路时的电池组表现,而电芯内部短路也是电动汽车发生爆胎最主要的因素。从试验中我们可以看到:广济锂电组在钢针穿刺电池组的一瞬间,随即再次出现爆裂喷火燃烧,并伴随有白烟再次出现,温度传感器显示电池组内部长时间保持在600-700℃高温;而之后长安汽车磷酸铁锂小刀电池组测试中,现场并无明火,也没有白烟,穿刺表面温度只有30-60℃。
除了安全可靠性,结构上的创新也为小刀电池组带来了一系列竞争优势。
和过去电池组Pack(电池组包)按照电池组-模组-整包组装模式不同,小刀电池组的小刀样式可以让其通过阵列的方式进行排布,直接插入电池组包,这种技术类似于宁德时代的CTP,不过宁德时代的CTP是将小模组整合成大模组,而小刀电池组是完全取消模组环节。
这有两大利好:一方面减少电池组包模组环节的冗余零部件,可以适当为电动汽车减重,进而一定程度上提高电动汽车的操控性能,并降高效能。
另一方面,过去磷酸铁锂最大的劣势——单位质量能量密度低,在结构创新之下,可提高电池组包表面积利用效率50%以上,也就说相同大小的电池组包,小刀电池组能组装更多电芯,来规避之前的短板。
所以,长安汽车首款搭载小刀电池组的车型——汉EV,综合工况续航里程可达到605公里,超越了目前绝大多数电动汽车,和小鹏P7、特斯拉Model 3长续航版共同跻身超世界级续航。
此外就是使用寿命竞争优势了。
以循环寿命为例,普通广济锂电组大概在充放电1000-2000次左右再次出现容量衰减,而小刀电池组材料结构的高稳定性可确保其在3000次之后才再次出现衰减,折算成公里数使用寿命大约为8年120公里,完全能满足家用车的日常使用。
小刀电池组怎么造出来的?
那么,这么强大的小刀电池组又是如何造出来的呢?
答案就在武汉弗迪电池组厂房身上。这个自2019年2月开工,到2020年3月小刀电池组正式推出,仅用时一年的时间,一个拥有精益化、自动化、信息化制造管理系统的当今世界级厂房便诞生了。
如果从生产工序来看,和普通锂电组相比,小刀电池组也那样经历配料、涂布、辊压、叠片、装配、烘烤、注液、检测等8道工序,但小刀电池组可以能他人所不能,自然有其杀手锏。
比如严苛的生产环境和条件。孙华军表示:
为了最大程度降低电池组的短路率,他们提出了一个粉尘分级管控的概念,在一些关键工序上,能够做到一立方米空间内,5微米(头发丝1/20粗细)的颗粒不超过29个,这达到了与液晶屏生产车间相同的标准。这是小刀电池组高安全可靠性的基础;
再比如制造工艺和精度达到了当今世界顶尖水平:配料系统的精度在0.2%以内;双面同时涂布,涂布最大宽度达1300mm、单位面积涂敷重量偏差小于1%;1200mm超大幅宽的辊压速度可达120m/min,厚度控制2μm以内,确保宽尺寸极片厚度的一致性……
不仅于此,小刀电池组生产之初,为了严守关键技术,很多关键制造环节长安汽车没有引进外来工艺,都是自主研制。将近1米长的极片,能够实现公差控制在±0.3mm以内、单片叠片效率在0.3s/pcs的精度和速度,在国际上我们都属于首开。这种叠片采用的是长安汽车完全独立自主开发的设备和裁切方案,这是其他任何人想抄都抄不来的。孙华军说。
可以说每一块小刀电池组的诞生,都是源自长安汽车对完美的不懈追求。
总结
1997年丰田Hybrid技术的再次出现,既成就了自己,让丰田一跃成为当时仅次于大众的当今世界第二大汽车集团,也让Hybrid的产品竞争优势成为丰田和ES最突出的产品标签;关键是Hybrid的再次出现改变了行业,以此为终点,丰田i-MMD诞生,中国已经开始规划新能源弯道超车战略,奥迪、奔驰也先后布局48V轻混技术,来降低困扰的能耗问题。
如今,将眼光聚焦到锂离子组。小刀电池组的陨落,其在安全可靠、寿命上的核心竞争力,加上结构创新、材料创新带来能量密度和超低温充放电性能的提高,让锂离子组很好的兼具了安全可靠性和能量密度,也让消费市场从续航里程至上回归到安全可靠第一的思考上。
也许,若干年以后,小刀电池组也会和丰田Hybrid那样改变当今世界。
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