动力电池热管理:严密关注空间和重量

2016年4月,工业和信息化部、国家发展改革委、科技部联合印发了《汽车产业中长期发展规划》。规划的新能源领域的阶段性目标是:(1)到2020年,锂离子动力电池单体比能量〉300Wh/kg;系统比能量争取达到260Wh/kg;成本<1元/瓦时.(2)到2025年,新能源汽车占汽车产销20%以上,动力电池系统比能量达到350 Wh/kg。2016年发布的《节能与新能源汽车技术路线图》提到了纯电动汽车动力电池的比能量目标是2020年350Wh/kg, 2025年是400Wh/kg, 2030年是500Wh/kg。该目标与四部委提出的指标很接近,也在业内引发了热议。

上述文件可见,动力电池能量密度和成本是最关注的指标。

动力电池管理系统中,冷板、液体工质、换热器、导热界面材料、泵等都属于热设计的直接控制范畴。热设计师在充分关注温度的同时,必须严格把握热管理系统所占用的空间和重量,确保整体设计的合理性。

动力电池热管理:严密关注空间和重量

 

目前动力电池行业的能量密度水平及各家未来规划如下:

比亚迪:目前,比亚迪磷酸铁锂电池的单体能量密度为150Wh,而接下来比亚迪计划将能量密度继续提升到160Wh。在2020年左右,比亚迪计划将磷酸铁锂电池的单体能量密度提升到200Wh。比亚迪的三元电池也已经具备量产条件,目前能量密度也达到了200Wh/kg。比亚迪三元电池的目标是2018年电池比能量达到240Wh/kg,2020年达到300Wh/kg。

宁德时代:目前的150~180Wh/kg,“十三五”期间希望实现350Wh/kg目标,材料体系为高镍三元/硅碳材料。

沃特玛:生产的32650圆柱型动力磷酸铁锂电池,单体能量密度已经达到145Wh/kg,下一步目标是实现160Wh/kg;三元电池目前能量密度为200Wh/kg,预计到2020年达到300Wh/kg的水平。

国轩高科:2020年目标是300-350Wh/kg,采用高镍三元正极材料,硅基负极材料,5V高电压电解液。

比克:18650圆柱第四代产品(3.0Ah)普遍可以达到220-230Wh/kg,2017年第五代产品(3.6Ah)的比能量可以接近250Wh/kg。比克是较早锁定三元材料路线的企业。

力神:正在开发200-250Wh/kg的产品,圆柱电池已经可以达到250Wh/kg,2020年争取达到300Wh/kg,采用第三代富锂锰基层状材料和硅负极材料。

三星SDI:2016年水平为250Wh/kg,预计2030年达到350Wh/kg(可能采用了其他电池体系了)。

捷威动力:在能量密度方面,公司目前已经量产的三元软包电池单体比能量达210WH/Kg。在提高电池安全性的基础上,预计2020年公司软包电池单体能量密度可达300WH/Kg,Pack成组后可达220WH/Kg;钛酸锂电池单体能量密度达到110WH/Kg以上。

智慧能源:公司量产的动力电池单体能量密度可达220Wh/Kg,PACK成组后能量密度达到140Wh/Kg。同时,公司BMS系统可做到5级防护,电池包采用轻量化材料,并进行了结构优化。

卡耐新能源:卡耐新能源已经可以批量供应能量密度220Wh/kg电芯,系统比能量大于130Wh/kg电芯,同时工艺和技术层面已经分别实现250Wh/kg、技术300Wh/kg产品储备。

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