寧德時代CTP3.0麒麟液冷設(shè)計詳解

1.麒麟電池簡介

麒麟電池不將水冷板放在底部，而是插入電芯間，水冷效果極大加強，好處為：1）大幅提高安全性，水冷板附加隔熱作用，可實現(xiàn)無熱擴散；2）提升快充性能，電芯雙面水冷，4C充電產(chǎn)品23年亮相；3）提升循環(huán)壽命，電芯加緊后壽命會短一半，也就是放松一點的話，循環(huán)壽命能長一倍，水冷板附加緩沖作用；4）提高比能量：水冷、隔熱、緩沖功能三合一，空間得到大幅節(jié)省，磷酸鐵鋰可達(dá)160Wh/kg、290Wh/L，三元高鎳可達(dá)到250Wh/kg，450Wh/L，比4680多裝13%的電量。

2.麒麟電池創(chuàng)新點

水冷板代替電池包橫縱梁，疊加雙層冷卻通道設(shè)計，同時具備支撐、水冷、隔熱、緩沖四大功能。此外電芯采取雙排背對背方式側(cè)立排布，因此可放入更多電芯，更有利于快充技術(shù)，同時安全性、體積利用率大幅提升。

3.麒麟電池技術(shù)詳解

麒麟電池包

根據(jù)寧德時代專利“箱體結(jié)構(gòu)，電池及用電裝置”，授權(quán)公開號：CN216648494U，我們可發(fā)現(xiàn)麒麟電池包的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，其主要創(chuàng)新如下：

1.方殼電芯采取背對背側(cè)立方式排布于箱體內(nèi)，而非原本直立方式，可放入更多單體電芯，更有利于快充，提高體積利用率；

2.冷卻板替代橫縱梁，使支撐、冷卻、隔熱、緩沖功能四合一，有效提升空間利用率。新冷卻板以加強體的方式插入電池排間，同時連接上蓋和下箱體，起到傳統(tǒng)橫縱梁支撐保護(hù)作用；兩排電芯共享一個冷卻通道，相比一排電芯使用一個水冷板，減少冷卻板數(shù)量，降低BOM成本，有輕量化的效果，更有利于快充時散熱；立式冷卻板打造橫向相對隔離空間，縱向電芯間有膨脹補償片+絕熱氣凝膠，有效隔熱實現(xiàn)“零熱失控”；冷卻板采用內(nèi)外兩層冷卻通道，可吸收電池充放電及老化時產(chǎn)生的膨脹，減少電池單體擠壓，提升電池循環(huán)壽命；此外新水冷板轉(zhuǎn)移至箱體內(nèi)部，可避免因碰撞易出現(xiàn)破損而導(dǎo)致漏液風(fēng)險。

3.下箱體有定位/限位槽，用于冷卻板的安裝及電芯組的固定，該設(shè)計可提高電芯組安裝穩(wěn)定性，避免相互碰撞損壞，但仍需導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)膠保證強度及優(yōu)化散熱。

圖表：麒麟電池專利圖

來源：寧德時代專利 注：127/128分別為冷卻板進(jìn)水口/出水口

麒麟冷卻板

根據(jù)寧德時代專利“水冷板組件、水冷系統(tǒng)、電池及其箱體以及用電裝置”，申請公布號：CN114497826A，我們可發(fā)現(xiàn)麒麟冷卻板結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，其主要創(chuàng)新如下：

水冷板具有內(nèi)外兩層冷卻通道，采用口琴管方式，其中外層和內(nèi)層冷卻通道中的一者為液冷通道，另一者為非液冷通道（如外層液冷，內(nèi)層風(fēng)冷），非液冷通道由于不填充冷卻液，通道壁可以適當(dāng)朝內(nèi)變形，吸收電池單體膨脹，避免電池單體擠壓損壞。

圖表：麒麟冷卻板專利圖

來源：寧德時代專利

第1點：冷板與電芯的配合

圖展品

圖電芯與冷板配合

圖卷芯方案

專利分析可知：一個電芯對應(yīng)2根蛇形管，但是單個電芯可以由多個卷芯堆疊而成；可以理解為圓柱電芯的模擬，宏觀上來看，異曲同工；

圖C方案

圖MODEL S 18650方案

第2點：冷板結(jié)構(gòu)方案布置

圖冷板與箱體總裝

圖冷板內(nèi)流道設(shè)計

圖 常規(guī)扁管截面

圖 專利扁管截面

CTP3.0麒麟電池針對全生命周期電化學(xué)反應(yīng)、水冷系統(tǒng)實車需求等進(jìn)行全面模擬仿真，在多功能彈性夾層內(nèi)搭建微米橋連接裝置靈活配合電芯呼吸進(jìn)行自由伸縮，提升電芯全生命周期可靠性。

圖 截面內(nèi)部斜設(shè)計，初步評估為電池膨脹下的可壓縮

這一點倒是有點意思，差不多應(yīng)該是這樣的結(jié)構(gòu)，感興趣的可以搜下C專利：

據(jù)C所言，由電芯與多功能彈性夾層組成一體化能量單元。在垂直于行車方向上構(gòu)建更穩(wěn)固的受力結(jié)構(gòu)，提高電池包結(jié)構(gòu)強度與抗沖擊能力。

第3點：管路端部接頭布置

口琴扁管實際上是一種常規(guī)的方案設(shè)計，久遠(yuǎn)到TESLA的第一、2款車型，時代起源，歷史總是驚人的相似。

圖冷板內(nèi)接頭設(shè)計

圖內(nèi)部S型流道

S型流道也許不是必須，但是為了這個S型，真的需要挑戰(zhàn)下微觀繡花（薄壁焊接）；

圖 端部密封形式

圖 端部密封形式

其次，關(guān)于外部水嘴，需要考慮管路的布置方式，哪怕CATL也莫不過如下4中形式：

1、卡箍方案，采用DPDM橡膠軟管配合后配卡箍，類似整車外部；

2、尼龍管PA12配快插接頭，普通的VDA或SAE；

3、特制快插，如C-lock等形式，采用快插內(nèi)密封形式；

4、冷壓壓接形式，類似快插與尼龍管的配合；

第4點：中間串并聯(lián)管路布置

按第3點告知，管路串并聯(lián)主要是配合端部接頭考慮：

目前來看，初步推斷為冷壓或Clock接頭形式：

審核編輯：湯梓紅