未来新能源汽车是圆形电池更实用还是方形电池更适合?
几年前,中国新能源汽车的动力电池以磷酸铁锂方形电池为主,因为当时中国企业自有的圆柱型电池技术以及成本控制能力相比海外并不突出。而在车企角度,可定制化的方形电池更利于快速研发和设计新能源车型。现在来看,为了更快的拿出成绩,当时电池和汽车企业将方形电池作为了过渡性技术,而当前,圆柱形三元锂电池已经成为了新的主流。但这并不代表谁将会成为最终的技术代表,圆柱、方形以及软包电池目前对于市场而言都具有各自的独特价值,谁能成为新的趋势也同样会受到车型研发速度的影响。而对于我们而言,它们各自的优势能否被车企最终在产品力上最大化的展现出来,才是真正值得我们关心的问题。白猫黑猫,能抓老鼠的都是好猫,软包圆柱,跑的远的都是好电池。
三种形态的电池对比,一部分性能指标的提升一定是以牺牲另外一部分指标为代价的。电池的未来发展方向一定是在全力满足最主要的指标的基础上,尽可能实现其它指标的相对平衡。与此同时,技术路线变更和国家政策风险,都将显著改变游戏规则。
代表谁将会成为最终的技术代表,圆柱、方形以及软包电池目前对于市场而言都具有各自的独特价值,谁能成为新的趋势也同样会受到车型研发速度的影响。而对于我们而言,它们各自的优势能否被车企最终在产品力上最大化的展现出来,才是真正值得我们关心的问题。白猫黑猫,能抓老鼠的都是好猫,软包圆柱,跑的远的都是好电池。
通过研究过去20年电机的技术演进趋势,我们发现电机技术还有较大的继续提升的空间。首先看机芯用钢的厚度情况。对于定子和转子来说,其主要是由薄电磁钢层叠加组成,1997年第一代的丰田普锐斯使用的是0.35mm的钢层,随后减到0.3mm,最近2016年降到0.25mm。一般来说,薄钢层数的提升能够增加电机效率,同时也对控制电机温度有帮助。目前,制造薄钢是行业的一大技术难题。主要的难点在于控制压铸中的回弹,以及钢片材料的一致性保持。从当前情况来看,旋锻加工技术由于其成本和生产效率方面的优势将会越来越成为行业的主流制造方式。其次,在绕线密度方面,总体上定子中绕线的量是决定电机功率大小的重要因素。而决定绕线量的则主要是在有限空间内铜线可以绕机芯的圈数。技术方面目前插入器的使用由于适合高功率的定子加工,并有逐渐成为行业生产标配的趋势。而线圈类型方面,主要有方形和圆形两种,目前主流厂商使用的是圆形,但是方形技术由于具备较高的空间利用率,正逐渐替代圆形成为行业大方向,而丰田和本田目前已经开始批量采用方形绕线技术。其他厂商这边,安川电机已经开始研发电子绕线技术,目的是提升控制和效率(马自达已经开始试用)。最后,在冷却系统方面,分电机和逆变器两部分:电机这块,由于随着电机温度升高永磁电机的磁力会减弱,所以冷却系统的效率对于电机高功率运行至关重要。
在通往软包电池的技术之路上,仍有很多现实问题。首先是铝塑膜技术成本高、国产技术水平有限,尤其是在叠片技术工艺上的把控,要求要比卷绕要求更高,品控问题会直接影响电池寿命以及安全问题。想保持产能和品控的同步增长,电池企业与车企间的同心协力更为关键。总结:在新能源爆发前,都有可能成为趋势几年前,中国新能源汽车的动力电池以磷酸铁锂方形电池为主,因为当时中国企业自有的圆柱型电池技术以及成本控制能力相比海外并不突出。而在车企角度,可定制化的方形电池更利于快速研发和设计新能源车型。现在来看,为了更快的拿出成绩,当时电池和汽车企业将方形电池作为了过渡性技术,而当前,圆柱形三元锂电池已经成为了新的主流。但这并不代表谁将会成为最终的技术代表,圆柱、方形以及软包电池目前对于市场而言都具有各自的独特价值,谁能成为新的趋势也同样会受到车型研发速度的影响。而对于我们而言,它们各自的优势能否被车企最终在产品力上最大化的展现出来,才是真正值得我们关心的问题。白猫黑猫,能抓老鼠的都是好猫,软包圆柱,跑的远的都是好电池。
圆柱形电池所有三种形状的电池将通过圆柱卷绕、方形卷绕以及方形叠加最终变成了圆柱、方形以及软包电池。但目前在制造标准上只有圆柱形电池拥有一致性,例如我们熟知的圆柱形电池,分为了14650、18650、21700等型号,很多人都认为这是一种电池类型,但其只是代表了圆柱形电池的尺寸标准。以18650型为例,其是目前最为成熟的圆柱形电池标准,而21700型正在通过不断的技术进步,有可能在接下来取代18650型成新能源汽车的首选圆柱形电池产品。方形电池而方形电池的可塑性会更强一些,可以根据搭载产品的具体需求而进行定制化的设计。所以导致了大小不一,目前无论制造工艺或者应用标准,并没有圆柱形电池那样清晰的标准划分。但也正因为其灵活性高,曾经长时间的应用在早期的新能源汽车中,车企可以根据车型需求而对方形电池尺寸进行定制化设计,而不用受到圆柱形电池标准的限制。方形电池也曾经被认为是最适合新能源汽车应用的电池设计。目前方形电池在很多车型上都采用了,比如宝马的i系列车型,荣威ERX5,蔚来的ES8以及未来将上市的车和家的增程式SUV。