寧德時代高鎳三元設計分析

寧德時代的麒麟電池確實如期而至，配合極氪汽車的純電中大型MPV極氪009上市。我覺得這里很有意思的地方在于：

●低配版本：116kWh 702km

●高配版本：140kWh 822km

這個容量和親兒子阿維塔的90-116kWh相比，又上升了一個臺階。這款電池采用了高鎳加硅高比能電芯，電池包集成度非常高。這里的本質(zhì)差異還是，此前寧王使用三元電池CTP技術的產(chǎn)品，并沒有采用高鎳配方，而基本采用的是中鎳高電壓電池。

▲圖1.寧王過去主導的大能量的電池設計路徑

Part 1

麒麟電池的設計

極氪009ME版以140度電，使得MPV達到了822公里的純電續(xù)航，這也是在寧德時代發(fā)布了第三代CTP（cell to pack）電池——麒麟電池的基礎上。極氪009ME版搭載的電池在電芯材料創(chuàng)新方面，也確實是高調(diào)宣傳電芯正極采用了高鎳三元材料，并且在負極上采用了硅基負極。硅基負極材料在嵌鋰過程中，存在體積膨脹嚴重、材料導電性差、首次庫倫效應低和循環(huán)性能等問題，材料需要納米化、碳包覆等改性處理，制作工藝復雜，目前實際的使用比較少，這一次也是把電池容量拉到最高。

從目前的設計來看，從阿維塔的CTP2.0進化到CTP3.0的主要差異就是，麒麟電池將橫縱梁、水冷板與隔熱墊合三為一，集成為多功能彈性夾層，將電芯通過水冷板捆綁做成一組能量結構塊。而主要的差異是：

●面向能量密度：這個是基于400/800V系統(tǒng)，目前極氪對這個沒太多宣傳，因此電池更偏重于116kWh和140kWh兩個能量的需求。

●面向快充速度：這個明確是往800V來走，做快充。這個設計目前還沒有正式看到。

▲圖2.偏向容量和偏向快充的不同進化分支

目前發(fā)布的電池高能量密度所帶來的長續(xù)航，在電池的快充上，極氪009的麒麟電池使用了快離子環(huán)、超電子網(wǎng)和超導電解液，并提高了散熱能力，從而克服了以往電池快充的瓶頸。據(jù)劉暢延介紹，麒麟電池全球首創(chuàng)的電芯大面冷卻技術，將傳統(tǒng)設在底部的水冷功能件置于電芯之間，使換熱面積擴大四倍，將電芯控溫時間縮短至原來的一半，從10% SOC充到80%只要28分鐘。如果按照按照這個速度估算，大概在2C左右的快充速度。

▲圖3.目前快充速度對比

Part 2

安全方面

目前這款麒麟電池設計特殊的地方，就是依靠電芯大面冷卻技術，在極端情況時，可實現(xiàn)電芯急速降溫，有效阻隔電芯間的異常熱量傳導。極氪009麒麟版配備了寧德時代最新的NP 2.0技術，首創(chuàng)了煙氣與高壓主動隔離設計，徹底消除了高溫煙氣可能引發(fā)的高壓拉弧打火隱患。也就是說目前存在多種NP技術：

◎NP1：這是我們看到的經(jīng)典的設計，這個已經(jīng)有很多的解析了。

◎NP2：就是看到這一代，電連接往上，底部的排放往下。

◎NP3：這種設計已經(jīng)考慮空間結構優(yōu)化，電芯排列采用倒立排列，讓多個模塊共用底部空間，將結構防護、高壓連接、熱失控排氣等功能進行智能分布，效果怎么樣我們還不知道。

▲圖4.不同的NP設計

在目前的底部設計中，通過顛簸道路或者遇到突現(xiàn)障礙物時，可能存在電池磕碰的實際用車場景，采用高強度型材搭配鈑金鋼材，降低電池底部磕碰的風險。所以我們目前看到有幾種設計：

●鋁殼體：用水冷板集成在殼體里面，MEB這種路線，好處是底部空間很大，壞處是需要用很多的導熱膠。

●鋁殼鋼底護板：用鋁殼體來做設計，底部加一個鋼板。

變種：在這里我們看到有企業(yè)開始加入彈性材料，來吸收形變。

●鋼殼：這是通用奧特能的做法，我現(xiàn)在比較欣賞這種比較簡單明了的方法。

▲圖5.防護的設計方法

小結：我覺得這個電池包我很期待，據(jù)說這款本來是給NIO備份用的，等NIO的半固態(tài)的效果來觀察吧。

審核編輯 ：李倩