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极氪009麒麟电池全网首拆+高低温试验,我们都发现了些什么?

2022年6月23日,宁德时代发布第三代CTP麒麟电池,不仅在行业内引发了热烈关注,也让很多普通用户心向往之。

我们的抖音节目《电动车主访谈》在街访时,就遇到了很多期待麒麟电池装车上市的车主。

但是,对于所有新生事物,总是有人期待,有人质疑。喜欢尝鲜的,会愿意做第一个吃螃蟹的人;而追求稳妥的人,不喜欢当“小白鼠”,要等别人试过没问题之后,才会安心入手。

所以,在我们的评论区下面,不少人都说,“具体要看装车效果”。

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2023年4月16日,全球量产首发搭载麒麟电池的车型极氪009ME版终于开启交付。这意味着,市场对于麒麟电池的验证,也正式拉开了序幕。

为了看看麒麟电池到底怎样,前不久,《电动汽车用户联盟》携手天津中汽研,一起拆解了一辆极氪009上所搭载的麒麟电池,除了深度揭秘其内部结构,还在专业实验室里对电池包做了多项性能测试,并且进行了完整的文字记录,一起来看看吧。

电动汽车用户联盟,赞324

本篇文章主要包含以下内容:

1, 麒麟电池拆解全过程详解(你一定想不到这件事是多么简单又有多么复杂!)

2, 麒麟电池内部结构详解(带你里里外外看个够!)

1) 多功能弹性夹层——集多功能于一身的“天选打工人”

2) 麒麟电池大面积水冷技术——降温性能比普通电池强6倍

3) 高压与烟气主动隔离技术——NP2.0设计提升安全性能

3, 麒麟电池性能测试结果(权威机构天津中汽研实测验证,它表现如何?)

图片(升起极氪009)

01

麒麟电池拆解:只有简单的几步,但又很复杂

把大象放进冰箱需要几步?在相声小品中,只需要三步:打开冰箱门,把大象放进去,关上冰箱门。

要拆解麒麟电池,其实也只有简单的几步:

1,把电池包从极氪009上拆下;

2,掀开外壳;

3,拔掉高低压线束;

4,摘去BMS电池管理系统;

5,撬走电芯上的铝巴;

6,撤掉隔离板;

7,敲出电芯。

步骤不多,但过程真的很复杂,而且由于动力电池输出的是高压电,还可能会有安全隐患。我们在一旁目睹了中汽研的工作人员拆解电池包的全过程,也算是开眼界了。

第一步,拆下电池包。

把极氪009升起来,拆掉底护板和电池包上多个螺丝,最后再把电池包拿下来。

这里最困难的地方,在于升起极氪009时,需要找准支臂承托车辆的四个承托点。极氪009作为一台纯电MPV,装着一块140kWh的麒麟电池,总重量接近3吨。因此,选择承托点时需要更谨慎。并且,承托点不能妨碍到电池包的边缘,否则,拆下螺丝后电池包无法从车上滑脱下来。

电池包下方正中央放着承接电池包的工具车,它的承重能力高达一吨。螺丝没拆完之前,需要用工具车顶住电池包;螺丝拆完后,工作人员把工具车下降,电池包就滑脱下来了。

图片(电池包拆下来

第一次看见电池包从车上拆下来,好家伙,这块头可真大!

图片(麒麟电池的电池包)

第二步到第四步,掀开外壳、拔掉高低压线束、摘去BMS电池管理系统。

图片(拆开外壳)

这几步都相对比较简单,没用多长时间。

拆下来之后,工作人员把它们都整齐摆放在一边,大家可以在下图中对号入座,重点看看传说中的BMS电池管理系统长啥样。它就像电池的大脑,负责管理及维护各个电池单元,随时监控电池状态,防止电池出现过充电和过放电,延长电池的使用寿命。

图片(麒麟电池高低压线束与BMS电池管理系统)

第五步,撬掉铝巴,撤走隔离板。

掀开外壳后,能看到的黄色部分是FPC柔性电路板,主要用来采集电芯温度和电压。银色的东西就是铝巴了,它能够让电芯之间更好地导电。

图片(铝巴覆盖在电芯上方)

撬铝巴的诀窍有两点:

一是要有强壮的手臂,得用钳子使劲儿才能把连着电芯正负极的铝巴撬下来,这是个扎扎实实的体力活。

我们在现场拍了张图片,你可以感受一下这是一件多费劲的事:

图片(撬电芯上的铝巴)

二是要能耐住寂寞,每块电芯上都覆盖着铝巴,麒麟电池包的电芯有36列,每列6块,一共216块。要拆掉这么多电芯上的铝巴,得忍受多少“寂寞孤独冷”啊。

工作人员辛苦了大半天,才把所有铝巴撬完。掀掉黑色隔离板,电芯才算露出了真面目。

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夹在电芯中间蓝绿色的东西是导热胶,它的下面水冷板,水冷板之间夹着的是一块一块的电芯。

第六步,敲出电芯

接下来,我们要把这些电芯都敲出来。

敲电芯主要用橡胶锤和楔子这两个工具,将楔子插进电芯和夹层中间,然后用橡胶锤捶打楔子,让电芯和夹层更快分离。

图片(捶楔子)

电芯的侧面覆盖了一层类似双面胶的东西,将电芯和夹层紧紧粘在一起,让电池包内部结构足够稳定。同时,夹层中的水冷板还能从侧面对每块电芯进行大面积降温。

图片(拿出电芯)

拿出电芯后水冷板和每块电芯下面的排烟孔就都显露出来了,把电池包吊起来,还能看到电池包底部的云母板。

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图片(底部云母板)

到这里,这块麒麟电池算是被我们拆得裤衩子都不剩了。整个拆解和测试的过程一共耗费六天时间。

02

麒麟电池内部结构详解

麒麟电池之所以能够让行业和C端用户都颇为关注,主要还是因为它的性能表现非常亮眼,不仅能量密度高,安全性高,充电速度还快。而这一切,除了宁德时代在材料和质控方面的技术实力之外,主要还得益于麒麟电池内部的结构创新。

(1)多功能弹性夹层:天选打工人

麒麟电池内部最重要的结构创新,就是多功能弹性夹层。

普通电池通常是将横纵梁、隔热垫和水冷板单独放置,独立承担支撑、隔热和冷却作用。

横纵梁的作用是支撑、固定电池,可以提高电池包的结构强度;

隔热垫,顾名思义,发挥的是隔热作用;

水冷板,通常放在电池底部,作用是冷却电池,避免出现膨胀、自燃这样的危险情况。

在一般的电池包里,横纵梁、隔热垫和水冷板都是独立放置的,相当于是各干各的,有联系但不多。而麒麟电池的厉害之处在于,它开创性地将其三合一组成了多功能弹性夹层。

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“多功能”这三个字好理解,意思是它集多个功能于一体,能起到横纵梁的支撑、隔热垫的隔热和水冷板的冷却作用。

那“弹性”的意思是什么呢?它指的是,夹层里有一个“微米桥连接装置”的结构,它可以轻微形变,给到电芯一定的束缚力,但又不至于一点空间都没有,这就是“弹性”的含义。我们都知道,电池用久了之后,电芯可能会发生轻微膨胀,这时候弹性夹层就发挥作用了,它能配合电芯呼吸进行自由伸缩,起到缓冲作用,使得电池整体寿命更长。

图片(多功能弹性夹层)

所以,多功能弹性夹层,实际上是“一石四鸟”,是妥妥的“天选打工人”。

这一结构创新,还有两层重要意义:一是减重量,因为结构件三合一了,重量少了很多,电池包更轻了;二是省空间,让寸土寸金的电池包能装载更多电芯,提高能量密度。这两点,都有助于增加电动汽车的续航。

我们以极氪009为例。

WE版是搭载的普通版的电池,容量为116kWh,CLTC续航702km,ME版搭载的是140kWh的麒麟电池,CLTC续航为822km。这两个版本的车电池包大小完全一样,麒麟电池版续航更长,电池容量更大,这主要还得归功于多功能弹性夹层。

(2)大面积水冷技术:降温性能强于普通电池6倍

麒麟电池的另一个结构创新点,是冷板布置与传统电池包布置不同,将水冷板间隔放置夹层当中,大大增加了散热面积和降温效率,这对高功率的快充场景是很有利的。

我们先来看两组图片:

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这是传统普通电池的水冷结构,降温板主要铺于电芯底部。

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而麒麟电池的水冷板,却是安置在每块电芯的侧面,相当于电芯放在水冷板中间。

水冷板放在侧面和放在底部,最大的不同就在于降温面积。

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电池底部面积,只有上面这一小丢丢。

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电芯侧面的面积,则要大很多了。

我们以麒麟电池为例,单块电芯的底部面积是7917m㎡,一共有216块电芯,降温面积就是1710072m㎡;但是它的单块侧面大面面积是24705.1m㎡,一共有432个侧面有水冷板经过,降温面积就是10672603.2m㎡,放在侧面比放在底部多了6倍的降温面积。

降温措施做得足够好,充电速率才能做得更快。电池厂商并不是不能将充电速度做得更快,而是没有好的降温措施来应对快充带来的热量,所以就容易热失控或者自燃。

麒麟电池在充电桩和整车平台允许的情况下,从10%充到80%的电量最快只需要10分钟,大面积冷却降温技术在这里立了大功。

此外,这样的水冷设计,还能让电池包具有很好的均温性。在传统电池包里,用1块水冷板放在底部,它的冷却液从头向尾流,最后边的肯定降温降的要慢,而且时间会更长。

但是麒麟电池的水冷板是多管路设计,冷却液几乎往各个电芯的水冷板流动,相当于可以对电芯同时进行降温,让电池更好的保持在一个适宜的温度。

而且,由于每块电芯侧面都有水冷板,如果单块电芯发热,也不会直接殃及到其他的电芯邻居,每块电芯的寿命更长,相应的,整体电池寿命就会更长。

(3)高压与烟气主动隔离技术:定向泄压,保障不起火

除了上面两个重要创新之外,麒麟电池还有个很大的创新,主要作用是保障电池安全。

它搭载了宁德时代非常关键的一个技术——NP2.0。

普通电池防爆阀和泄压结构是这样:

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防爆阀设在电芯顶部的正负极中间,如果单电芯失控,排烟走防爆阀出去。那么,高压烟气可能就会破坏正负极上的绝缘,引发高压干涉,造成更大范围的电芯失控或者自燃。

而麒麟电池的NP2.0技术,防爆阀设在电芯底部:

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电芯的极柱和防爆阀的位置,它们一个在上方,一个在下方,并没有在同一方,这样是为了实现定向泄压,使得高压和烟气的主动隔离,避免这个单电芯热失控排烟后,与高压干涉引发起火。

此外,电芯底部有个云母防护罩,它具有超强的耐高温能力和优良的绝缘性能。

在电芯因为极端情况不慎发生热失控时,云母罩的这个性能可以有效阻止高温直接冲击失控电芯周围的其他电芯,避免发生一连串的电芯热失控。

03

麒麟电池性能测试

我们把电池拆下来之后,中汽研的工程师还同步做了一些试验,以验证麒麟电池的实际容量、高温和低温下的电池表现。

试验的过程其实挺无聊的,就是把电池包放进温控箱里,然后设定各种温度做试验。

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(1)电池包常温容量测试:标称140度,实测142度

在25℃常温环境下,工程师们对麒麟电池的单电芯容量和电池包做了常温放电测试,主要是为了验证电池度数到底有没有140度。

实验结果显示,单电芯放电容量186Ah,大于麒麟电池标称的183Ah。

在常温放电能量测试中,我们用了一个小时把电池包的电量放光,电池从98%到0%SOC(电量)放电可用容量为364.71Ah,放电可用能量为139.132kWh。

将这两个数据分别除以SOC区间98%,就能得出在100%SOC情况下,麒麟电池实际容量和能量分别是372Ah、142kWh,这可比麒麟电池标称的365Ah和140度还多。

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(2)高温充放电测试:42℃高温下,充电速率无衰减

在45℃的高温环境下,中汽研的工程师同样做了测试。

电池初始温度是42℃,如果电池持续充放电并且达到45℃以上的高温,可能就会触发电池温度保护。

实验过程中我们以105kW的功率持续放电(这个工况相当于极氪009按照100km/h的速度沿着6%的坡度上坡行驶)至放电截止电压,这个过程花了62分钟,放电功率没有衰减,放电结束最高温度 ≦ 37℃。

随后,按照相同的热管理要求,将麒麟电池包从10%SOC快充到80%SOC的电量,这个过程花了30分钟,充电速率几乎没有衰减。

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也就是说,在夏天高温天气里,不管是一直充电还是一直行车放电,充电速度和驾驶性能都不会有变化,电池温度也始终处于安全、合理的范围内。

图片(中汽中心工程师华淼)

(3)低温放电量测试:-7℃低温,放电保持率能够达到95%

我们将电池放置在-7℃温箱内,开启热管理系统,进行一个小时的低温放电测试,如果放电能量 ≧ 90%的初始电量,那么就是符合电池性能标准的。

图片(进行麒麟电池低温测试的-7℃温箱)

实验显示,最后实际放电容量为368.7Ah,放电能量为139.7kWh,其中外部水冷机加热消耗电量7.5kWh。

先不考虑外部设备加热消耗的电量,那么实际放电能量差不多是132.2kWh,放电保持率能够达到95%,也就是说在-7℃的环境里,理论上在CLTC工况下打个95折,有781km的续航可以跑。

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(4)低温充电测试:-7℃低温下,从10%充至80%只需48分钟

同样-7℃的环境下我们进行从10%-80%的低温充电测试,如果1个小时能完成即使符合性能标准,最后实验显示用时 48min29s就充到SOC 80%。也就是说,即使是在-7℃的低温下,仅需48分钟,麒麟电池能充进去640km,这个充电速率是市面上多数电池望尘莫及的。

遥想当年,我在寒冷的北京冬天,开着一辆续航200多公里的小电车,在充电桩充电,充了快3个小时才充满,我人都快冻僵啦!

(5)低温电池加热测试:电池从-20℃加热到10℃,仅需25分钟

在-20℃的环境里我们还进行了低温加热测试,我们设定在最低温度达到10℃时停止加热,最后用了25分钟完成实验,加热速度1.2℃/min。也就是说,在诸如东北、内蒙等天气更冷的情况下,麒麟电池的温度也能够在25分钟左右整体上升到10℃。

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结语

为了跟中汽研一起做麒麟电池全网首拆和性能测试,我们在天津待了十几天,目睹并经历了电池拆解和试验的全过程。

在这之前,电池对我来说一直非常神秘,我知道它很重要,但并不了解它内部的结构,更不知道如何从专业上评判它的优劣。

所以,对于这次电池拆解,我感觉还挺奇妙的,就像打开了一个黑匣子,我不仅看到了里面的结构,还了解到了背后的“所以然”。而通过跟中汽研工程师一块做试验,我对麒麟电池在高低温下的表现,心里也有了一些底。

总而言之,我的总体感受是,之前只知道麒麟电池是当前全球最大动力电池厂家目前最好的量产电池,虽然也会倾向于信任它,但那种信任是对大厂的信任,而现在有了“眼见为实”的根基,这种感觉很不一样。

不过,具体怎么样,我们还要看麒麟电池大规模装车后用户的口碑,如果你也感兴趣,请继续关注我们对用户的采 访吧!

(本文完)


《电动汽车用户联盟》是一个专注于讲述电动汽车用户的故事,为用户说真话的平台。

来源:第一电动网

作者:电动汽车用户联盟

本文地址:https://www.d1ev.com/kol/202986

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大牛作者

电动汽车用户联盟

讲述电动汽车用户的故事,为用户服务。创办人蒋保信为原第一电动网主编、《凤凰周刊》记者,个人微信号是472449189,添加请备注身份及事由。

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