^电池包整体优化的另一个逻辑：提高冷却效率提升电池包充放电性能

 

 

这两年新能源供应链有一个趋势，就是各大主机厂延续了燃油车时代的内卷思路，期望全面自主化。各个大厂都在做自己的三电系统，不仅期望摆脱供应商，甚至还成立了零部件公司意图直接与Tier1竞争。比如问题中涉及的新能源电池包，目前不论是新势力还是传统OEM，都开始设立电池设计部门和工厂，进行电池包包括BMS的设计和制造。

 

电池包这个超大零部件，说简单也简单，组装技术包括BMS电池管理技术已经非常成熟。

 

电池包内部包括电芯在内的零部件都有成熟的Tier2供应商，主机厂完全能够胜任“攒机”的角色。

 

但是，车企集成的关注点与电池厂有本质的不一样，车企思考的更多是如何将电池包和车身进行集成，如何在功能上进行匹配，但是很少能够对结构设计如何更好地发挥电芯性能进行创新。究其原因，车企对电池化学和物理特性的理解远不如电池供应商那么透彻。如果你的目标不仅仅是设计一个电池包的外包络将它塞进车身，而是期望在有限的空间里塞进更多的电芯，同时降低整包的重量，提升充放电功率，那这个课题就不再仅仅停留在电池包这个层面上，你必须非常了解电池的物理特性和电化学特性。比如锂电池在充放电的时候有膨胀行为，会根据不同的充放电电压、SOC值、温度等有不同程度的膨胀和收缩，只有熟知电芯在所有条件下的膨胀行为才能优化电芯组装结构件。又比如，针对电芯冷却， 只有熟悉电池不同环境下充放电的电化学特性和热传递特性才能在冷却水道的设计中进行散热点优化，也才能在冷却水道体积重量、电池冷却效果、以及冷却水道对电池包空间的占用率之间进行平衡。

 

 

这次麒麟电池所展示的，正是在对电芯物理和化学特性具有深入研究的背景下，头部电池供应商对电池包是如何实现最优化的，这种优势是做简单“攒机”的大部分主机厂无法比拟的。

 

如果说之前宁德时代推出CTP电池包相对比传统电池包结构是一个60分到90分的进化过程，那么这次麒麟电池的推出就是基于同样材料的电芯进行了90分到99分的优化，所有改进基于两个逻辑来展开：

1. 如何进一步取消/集成不必要的零部件来提高电池包的单位体积能量密度

宁德时代在麒麟电池上的改进方式看起来很简单，就是将电芯以外的配件最大程度精简，完全取消了上一代产品的隔热垫、水冷板和横纵梁，取而代之的是创新多功能弹性夹层。弹性夹层设计的难点在于一方面需要配合电芯膨胀收缩，还要保证传统结构的强度，最后达到刚柔并济的效果。这不仅对弹性夹层的材质、内部结构都有较高的要求，还要求宁德时代对电芯的物理特性，包括在碰撞和热失效下的物理保护需求有细致入微的研究。

 

 

对比上一代CTP，通过使用上图的多功能弹性夹层替代之前的三大结构附件，麒麟电池进一步提升了空间利用率。在同样的电池包体积下可以装下更大/更多的电芯，体积利用率从之前CTP的55%提升到72%。对于消费者而言，这意味着之前使用宁德时代CTP电池包的超长续航车型可以进一步提升续航能力，达到1000公里的续航里程。而实现了1000公里续航之后，不论是从单次出行里程的角度还是从充电站间隔距离的角度，都彻底解决了用户的里程焦虑。

 

2. 电池包整体优化的另一个逻辑：提高冷却效率提升电池包充放电性能

在同样的电池材料基础下，电池的充放电性能大多受制于低温预热和高温冷却的热管理效果。冬天极低温下用车电量掉得飞快主要是因为电芯温度过低加热太慢；而目前电池充电速度不够快的一大限制也是因为大电流超充下电池内阻导致快速温升，为了保护电池安全不得已限制充电功率。

 

如何改善电池预热或者冷却效果？看起来最简单的方式就是布置更多的冷却水道，增加冷却回路的接触面积（热交换面积）。但最难的其实是如何在更多的冷却水道和不浪费电池包有限的体积之间取得平衡，这正是这次麒麟电池所实现的。麒麟电池将水冷板和多功能弹性夹层进行集成，对电芯进行“包裹式”的冷却，热交换面积是原本底部水冷方案的4倍。为什么之前没有其他供应商或者主机厂使用同样的方案？因为这个方案需要对电池电化学性能具有大量的统计和实验数据，在面对具体冷却回路的尺寸、循环水控制，以及如何平衡热交换面积和浪费的电池包空间利用率这些难题的时候要做到恰到好处。

 

 

麒麟电池在实现4倍于之前CTP冷却面积的背景下，加倍提升了电池的充放电性能，可以应对之前会导致电池过热的大功率充电或者高功率持续驾驶场景。对于消费者而言，最直接的感受就是10%-80%的快充时间可以被缩短到10分钟，超充站已经可以媲美换电速度。同时哪怕在赛道这样极端的环境驾驶下也可以最大程度避免电池过热而被迫降功率驾驶的情况。极低温的情况下，一样的冷却系统可以通过4倍于之前的效率快速预热电池，电池不会因为极低温而导致电量过多衰减。

另一方面，电池寿命，同时也是电池安全主要受影响的因素就是温度。曾经有针对电池寿命的研究，最容易缩短电池寿命的诱因反而不是大家常常误以为的超充（下图红色框中部分），而是高温（下图High Temperature）和过充（下图high cell SOC），后两个因素基本是所有导致电池物理和化学损伤的主要诱因。

4倍于之前的冷却效率，也就意味着电池单体过热的概率被大大降低，甚至大部分时间电池温度只会在最舒适工作温度（30度）上下小范围波动，不仅可以提升电池寿命，还会避免因为过热而导致的电池热失控。这对于消费者而言，不仅可以省钱，更主要的还可以加倍保安全。

许多具有革命意义的技术创新并不是通过一蹴而就的创造实现的，而是通过深耕某一个领域逐步将技术优化到极致，最后通过量变而产生质变。宁德时代麒麟电池其实正展现给车企和终端消费者这样一个创新：续航里程超过1000公里，10%-80%的充电时间缩短到10分钟， 这个过程的脱变宁德时代经历了传统电池包、上一代CTP技术再到今天的麒麟电池，实现的是从量变到质变的突破。对于消费者而言电动车将不再有里程焦虑，电池这样的关键零部件寿命和安全性也大幅提升。

虽然中国新能源车的市场竞争已经白热化，各大主机厂也开始下台参与关键三电零部件的竞争，但是这种“量变到质变“的创新是无法通过短时间的”内卷“来实现的，依靠的依然是长期的技术和文化积累。