普通人對(duì)于電池的概念往往來源于圓柱形電池,比如小電器用的5號(hào)電池、遙控器用的7號(hào)電池等,但圓柱形電池僅僅是多種電池種類中的一種而已.目前汽車動(dòng)力電池的電芯主要有三種,除了上述的圓柱形電池外,還有方形電池以及軟包電池.

應(yīng)用圓柱形電池作為車載電池包的汽車廠家不在少數(shù),其中最有名便是來自美國(guó)的特斯拉.

舉個(gè)例子吧,比如之前85kWh版本的特斯拉ModelS電池組就是由近7000節(jié)18650圓柱形鋰電池組成的!不過現(xiàn)在,特斯拉的電池已經(jīng)由原來的18650改成了21700電池.

單節(jié)圓柱形電池的尺寸變得更大一些,電量也更多一些.如此一來,電芯的數(shù)量得以大幅減少,使得特斯拉在電池系統(tǒng)的控制方面也更為得心應(yīng)手.

誠(chéng)然,特斯拉在全球電動(dòng)汽車領(lǐng)域,包括電池組、電驅(qū)系統(tǒng)等方面都是先驅(qū)者.但事實(shí)上,并沒有多少國(guó)內(nèi)廠家和特斯拉一樣選擇將幾千枚圓柱形電池放一起形成一個(gè)電池包,硬要算的話,可能國(guó)內(nèi)新興造車勢(shì)力零跑汽車可以拿來舉個(gè)例子,他們旗下的S01車型使用的便是與特斯拉同規(guī)格的18650電池.

而其它更多的車廠選擇的則是相對(duì)更為主流的鋁殼方形電池.但由于很多方形電池組,雖然名義是方形電池,但是內(nèi)部本質(zhì)還是接下來要說的軟包電池,所以本文跳過討論方形電池.

接著就要說到本文重點(diǎn)的軟包電池了!

綜合來說,軟包電池的優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)幾乎相生相隨,因?yàn)檐洶姵氐男螤钍庆`活設(shè)計(jì)的(根據(jù)客戶的需求定制,電芯也是重新制作的),所以統(tǒng)一型號(hào)的現(xiàn)有軟包電池?cái)?shù)量太少,另外研發(fā)一套新的軟包電池組成本也挺高的.

但軟包電池相比圓柱形電池、方形電池的優(yōu)勢(shì)還是足夠多的.就以上汽通過別克VELITE6所用的模塊化三元鋰離子電池組中的軟包電池為例,我們就能發(fā)現(xiàn)軟包電池作為車載動(dòng)力電池的與眾不同之處.首先來看看軟包電池是如何裝載到汽車身上的?

如果我們把VELITE6的電池組模塊拿出來單看,會(huì)發(fā)現(xiàn)電池外觀就是一個(gè)"硬殼大包",和所謂"軟包電池"不符.其實(shí)啊,這個(gè)"硬殼大包"的內(nèi)部實(shí)為疊片式的軟包電池,一片片軟包電池如同撲克牌一樣豎直排列在一起,當(dāng)然工程師所做的并不是簡(jiǎn)單地把它們放一起而已.

據(jù)通用內(nèi)部工程師介紹,每?jī)善洶姵亟M成一個(gè)所謂"MINI堆垛單元"的基礎(chǔ).通過流水線焊接在一起.電芯與電芯之間由鋁制冷卻片隔開,冷卻液通過注水口注入,填充冷卻片上的"毛細(xì)管",循環(huán)流動(dòng)并帶走熱量.此外,也可以通過線圈加熱冷卻液,使電池升溫,即使在極端寒冷環(huán)境下,確保電池處于最適宜的工作溫度.

兩個(gè)軟包電池、一片"毛細(xì)管"冷卻片,再加上一個(gè)模組框架和一片隔熱泡棉,就組成了一個(gè)完整的"MINI堆垛單元".而一個(gè)電池模塊總成由26個(gè)"MINI堆垛單元"組成.

并且VELITE6有兩個(gè)電池模塊提供動(dòng)力源,所以其所用的軟包電池共計(jì)104個(gè)(2個(gè)軟包電池x26個(gè)堆垛單元x2個(gè)電池模塊).和特斯拉車型上動(dòng)不動(dòng)就由幾千枚圓柱形電池組成的電池包比較,VELITE6的軟包電池在總電量方面不占上風(fēng).

但是在重量和安全性能方面,無疑軟包電池組是有優(yōu)勢(shì)的,并且VELITE6的電池包還有一個(gè)厲害的地方,那就是與之匹配的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng).

誠(chéng)然,軟包電池的優(yōu)點(diǎn)眾多,但也有明顯缺陷,就是"一致性"比較差.所謂"電池一致性"指的就是電池組的綜合性能,因?yàn)殡姵卦诓煌瑴囟认碌臒岷穆?每產(chǎn)生1kWh的電能所消耗的熱量)是不一樣的,這是由于電池內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)與溫度是密切相關(guān)的.

如果電池在絕熱或者高溫等熱傳遞不充分的內(nèi)部環(huán)境中運(yùn)行,電池溫度將會(huì)顯著上升,從而導(dǎo)致電池組內(nèi)部形成"熱點(diǎn)",最終可能會(huì)發(fā)生失控.

所以說,電池的一致性對(duì)于整個(gè)電池組的性能和壽命產(chǎn)生很大的影響.如果想把軟包電池成功應(yīng)用到電動(dòng)車上并保持穩(wěn)定,就必須給它搭配非常牛的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)!

熱管理系統(tǒng)方面,相比于其他廠商模組級(jí)冷卻,VELITE6的軟包電池組采用了電芯級(jí)獨(dú)立液冷,電池組散熱冷卻循環(huán)分布到每個(gè)電芯單元,使得電芯溫差控制在2℃以內(nèi),力求保證電芯的一致性.其實(shí),說的更簡(jiǎn)單一點(diǎn),也就是上文提到的"毛細(xì)管"冷卻片……

其實(shí)這樣的做法和特斯拉的圓柱形電池組有異曲同工之妙,在特斯拉車型的電池組內(nèi)部,熱管理系統(tǒng)的本質(zhì)就是豎直排列的圓柱形電池被灌注水乙二醇的導(dǎo)熱鋁管所環(huán)繞,鋁管外還有一層橘黃色的絕緣膠帶.

只不過不同于別克VELITE6的"主動(dòng)式液冷系統(tǒng)",特斯拉散熱鋁管內(nèi)的"冷卻液"并不會(huì)流動(dòng)!靠的是鋁管傳遞熱量來保持電池溫度的一致性,雖然是被動(dòng)式冷卻,但是好在特斯拉的管理系統(tǒng)比較聰明,車輛很少會(huì)因?yàn)殡姵剡^熱出現(xiàn)問題.

不過仔細(xì)想想,更考慮到寒冷環(huán)境下工作的話,還是主動(dòng)式液冷更加靠譜,畢竟還可以多一個(gè)加熱功能,只不過成本上去了.說到這里,還想順便提一下零跑汽車用圓柱形電池作為車載動(dòng)力電池的事兒,之前說了像特斯拉用的18650電池,雖然在重量和形狀方面不具優(yōu)勢(shì),但作為一種歷經(jīng)考驗(yàn)的電池類型,技術(shù)路線成熟,管理成本低,比較合適定位不高的電動(dòng)車.

而相反的軟包電池雖然優(yōu)勢(shì)眾多,但礙于初期成本和管理難度大,比較不適合定位較低的電動(dòng)車,反而更適合搭配在高端電動(dòng)車上.據(jù)悉,現(xiàn)在新研發(fā)的車型都開始跳過圓柱形電池而轉(zhuǎn)向軟包電池了,就像上述的零跑汽車,據(jù)他們的內(nèi)部工程師透露,未來他們也將選擇軟包電池作為車載動(dòng)力電池.

總的來說,圓柱形電池和軟包電池各有優(yōu)勢(shì),也各有不足.隨著電動(dòng)車的蓬勃發(fā)展,未來其系統(tǒng)能量密度可能成為它們是否能脫穎而出的關(guān)鍵.