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詳解:動力電池功能輔件的作用

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2019年09月09日  

某機構的信息:2016年國內鋰動力電池企業出貨量合計達30.5GWh,同比增長79.4%,比亞迪、CATL、沃特瑪、國軒高科前四占比62.5%,動力電池行業儼然已經進入了行業寡頭格局,鴻海今年3月底10億入股CATL1.19%,其估值已經達到了840億元,而動力電池種類繁多的功能輔件,也伴隨著行業快速成長。


動力電池的功能輔件的種類


現在的行業趨勢來看,動力電池廠商越來越朝著系統整體集成能力的tier1靠近,主要部件除了電芯要自己做,bms一些頂尖的動力電池企業也選擇自己做,而除此之外其實還有很多功能輔件,這一塊大多數廠商均會選擇向上游二級或三級供應商進行采購,這些主要包括:比如電池包的整體結構件:如電池外殼,側板,電池底板;模塊與模塊間的高壓回路連接件,模塊的殼體,蓋板;方殼電芯的方通,蓋板,軟包電芯的鋁塑膜;正負極與極片的金屬軟連接,電芯與電芯間的跨界片;絕緣隔熱類的,電芯間的絕緣墊片,電芯內的襯套,電池包的密封圈或者其他,當然還有一些技術壁壘高的高壓器件,如繼電器,保險絲(包括MSD),HVIL回路線束等,如果是液冷系統的話還會涉及到冷卻板,冷卻管,heater等器件。直觀一點,從第一電動網李浩晨老師《簡單易懂的動力電池系統設計講解》的文章里截了兩張圖,非常的清晰:


當然這是個風冷的包,包里和模塊上主要的結構件大概都能看清楚,當然電芯本身還有一些結構件如下:


電池蓋板及方通示意圖


電芯內絕緣襯套示意圖


實際各個廠家會因電池包設計和功能的不同而有選擇性的采用以上的大部分用于自己的產品之中,從而對動力電池系統的結構完整性,絕緣性,熱管理及安全性進行輔助功能的應用。


動力電池功能輔件的作用


承上所述,這些功能輔件的作用大致分一下,主要包括了結構的完整性支撐,電芯間的功能連接,絕緣阻燃與密封,熱管理功能,高壓安全性保護:


當然以上有很多設計的功能都是疊加的,不能完全區分開來,例如電芯的上蓋板既保證電芯結構上的完整也通過安全閥等設計達到熱失控時泄壓的目的;電芯間的墊片既起到了功能上的絕緣阻燃也起到了結構上的電芯壽命后期膨脹的緩沖等作用。


不同的功能輔件所要求的技術特性是不同的,例如電芯的殼體主要作為電芯內活性物質與外界全生命周期的屏障,因此耐久,耐腐蝕等性能顯得尤為重要;電芯間的跨接片又要求內阻低通過大電流時發熱小,連接可靠性高,能通過振動要求,而采用軟連接的多層金屬則又要保證焊接的質量;而密封圈等設計又是出于對電池包的密封性能的要求,既不能過粉塵也不能過水,一般能整體通過IP67標準;繼電器則要求大電流通過時不粘連,能有效開關;因此整體上來看,不同的要求和材料決定了其本身的技術難度和壁壘。


動力電池功能輔件的技術壁壘


單從市場應用上來看,目前在乘用車型中高壓器件,鋁塑膜以及一些超薄水冷板設計上國外產品仍占據著一定的主導地位,而在金屬或塑料結構件,隔熱或絕緣密封件上已是國內產品的天下。本文暫不討論目前國外產品仍占主導地位的功能輔件,顯然他們仍具有一定的技術壁壘,那么目前已經國產化的功能件,例如系統結構件和絕緣密封件等還有技術壁壘嗎?


答案是肯定的。筆者早些年有幸參與過動力電池的研發過程,在產品研發過程中也經歷過類似于“蓋板又漏了”“安全閥怎么沒開”這種結構件失效的情況,因此對鋰離子電池結構件的重要性深有體會,現在隨著工藝的成熟與技術的進步像筆者早些年遇到這些情況相信已經越來越少了,壁壘消失了嗎?筆者認為并沒有,其實技術的成熟并不意味著壁壘的消失,而是從技術難度所造成的壁壘,變成了其他因素的壁壘,筆者認為主要在于以下三個方面,從高到低依次為:


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