¿Se puede eludir la patente de la batería Blade?
Wang Chuanfu, presidente del Grupo BYD, dijo: "La batería Blade refleja la determinación de BYD de acabar por completo con los problemas de seguridad de los vehículos de nueva energía y es más capaz de liderar la ruta global de la tecnología de baterías eléctricas. De nuevo en el camino correcto y eliminando por completo la "combustión espontánea". La palabra fue borrada del diccionario de vehículos de nuevas energías."
¿Qué es una "batería de cuchillas"?
La batería Blade es una patente de diseño del paquete de baterías. Se llama batería Blade porque integra muchas celdas en forma de cuchilla en una matriz de baterías. En comparación con el paquete de baterías tradicional, el mayor cambio de la batería Blade es el cambio de la forma de la celda de la batería, que se puede instalar directamente en el paquete de baterías sin módulos, simplificando el proceso de fabricación, la complejidad del ensamblaje, el costo de producción y el peso. y mejorar la densidad de energía del paquete de baterías.
El embalaje tradicional del paquete de baterías incluye principalmente tres partes: celda de batería → módulo de batería → paquete de baterías.
Las baterías tradicionales monopoder adoptan generalmente una estructura cilíndrica. Debido a su pequeño tamaño, no es fácil de organizar, por lo que primero debe colocar muchas celdas individuales en un módulo cúbico y luego colocarlas en un paquete de baterías. Por ejemplo, la batería de litio ternaria 21700 actual se refiere a una batería cilíndrica con un diámetro de 21 mm y una altura de 70 mm. El antiguo paquete de baterías de Tesla de 85 kWh contiene aproximadamente 7.104 celdas ternarias de litio.
(Paquete de baterías convencional con módulos)
Este paquete de baterías modular tiene dos desventajas principales:
Primero, el consumo de material y espacio es elevado, y el montaje Los pasos son complejos. Dado que el paquete de baterías tradicional requiere un módulo de batería, no solo lleva tiempo ensamblar las celdas individuales en el módulo, sino que también cuesta mucho dinero por la carcasa del módulo, las vigas y vigas longitudinales del paquete de baterías y el BMS. Sistema de gestión de baterías para monitorear cada El mazo de cables y los sensores necesarios para cada celda de la batería. Además, existe un espacio entre las celdas cilíndricas y los módulos de batería en los paquetes de baterías tradicionales, lo que requiere espacio para las vigas estructurales. Este espacio desperdiciado se convierte en el principal culpable de reducir la densidad energética del paquete de baterías.
El segundo es el alto índice de fallos y los elevados costes de gestión y mantenimiento. Hay una gran cantidad de celdas en los paquetes de baterías tradicionales y la tasa de fallas ocultas ejerce una gran presión sobre el sistema de administración de baterías BMS. Cómo monitorear y administrar cada celda de batería de manera oportuna siempre ha sido un problema para las empresas automotrices. Además, la compleja estructura interna de los paquetes de baterías tradicionales también se ha convertido en una carga para el mantenimiento posterior y el reemplazo de celdas.
La batería blade de BYD se desarrolla basándose en el concepto sin módulos. Mejora las celdas de la batería y utiliza una carcasa dura en forma de cuchilla para hacer crecer las celdas de la batería, eliminando la necesidad de ensamblar módulos e instalar directamente las celdas de la batería en el paquete de baterías.
El embalaje de la batería Blade (sin módulo de batería) se divide en dos partes: celda de batería → batería.
La patente muestra que la longitud de la batería Blade puede estar entre 600 mm y 2500 mm. Debido a que este núcleo de batería es muy largo, se puede instalar directamente en el paquete de baterías sin formar un módulo. También se utiliza Además de la estructura monocasco, la rigidez del paquete de baterías se puede mejorar a través de las propias celdas, de modo que el paquete de baterías no se deforma fácilmente bajo la acción de fuerzas externas, reduciendo así o incluso omitiendo por completo las vigas transversales y longitudinales. haces en el paquete de baterías.
Uno de los beneficios de los paquetes de baterías modulares es la mejora en la utilización del espacio en el paquete de baterías. Los funcionarios de BYD declararon que la tasa de utilización del espacio de los paquetes de baterías modulares tradicionales es solo del 40%, mientras que la tasa de utilización del espacio de las baterías Blade puede alcanzar entre el 60% y el 80%, un aumento de más del 50%.
Si bien mejora en gran medida la densidad de energía masiva y la densidad de energía volumétrica del sistema, la eliminación de la estructura intermedia de la capa del módulo también reduce en gran medida la complejidad del paquete de baterías, lo que también aporta una mayor estabilidad del producto y una menor tasa de fallas. . He Long, vicepresidente de BYD Co., Ltd. y presidente de Fudi Battery Co., Ltd., presentó en la conferencia de prensa que las baterías BYD blade solo tienen 100 celdas.
¿Por qué elegir “fosfato de hierro y litio”?
Actualmente existen dos baterías eléctricas convencionales utilizadas en vehículos de nueva energía: baterías ternarias de litio y baterías de fosfato de hierro y litio.
Debido a su alta energía específica, las baterías de litio ternarias pueden ofrecer una mayor resistencia y son más fáciles de cumplir con los estándares de subsidios nacionales, por lo que se utilizan ampliamente. Sin embargo, sus deficiencias también son obvias. Las baterías de litio ternarias tienen poca estabilidad térmica y se descompondrán para producir una gran cantidad de oxígeno libre a altas temperaturas de 250 a 300 °C. Además, debido a que la reacción química de los materiales de litio ternarios es particularmente fuerte, una vez que se liberan las moléculas de oxígeno, el electrolito. arderá rápidamente a altas temperaturas y luego se producirá la deflagración.
Por el contrario, aunque la energía específica de las baterías de fosfato de hierro y litio es relativamente baja, los enlaces P-O en los cristales de fosfato de hierro y litio son relativamente estables y difíciles de descomponer. Incluso en condiciones de alta temperatura o sobrecarga, no colapsará ni generará calor ni formará sustancias oxidantes fuertes como el óxido de litio y cobalto, lo cual es muy seguro.
Resultados comparativos de las pruebas de acupuntura de tres tipos de baterías eléctricas:
No hace mucho, BYD también realizó pruebas de acupuntura comparativa de baterías ternarias de litio, baterías de bloque de fosfato de hierro y litio y baterías de cuchillas. .
Las empresas automovilísticas siempre han considerado este tipo de prueba de fuga térmica de la batería como una pesadilla, porque puede provocar un cortocircuito interno en la batería, lo que provoca que la temperatura y la presión dentro de la batería aumenten rápidamente e incluso provoquen incendios y explosiones. Incluso hay rumores de que el último borrador de la norma nacional obligatoria "Requisitos de seguridad para baterías de iones de litio para vehículos eléctricos" ha cancelado la prueba de acupuntura celular porque las baterías ternarias de litio tienen poca estabilidad térmica y no pueden pasar la prueba.
Los resultados de las pruebas de BYD son obviamente diferentes y también demuestran la diferencia en la estabilidad térmica de los dos materiales del cátodo. La batería ternaria de litio con mala estabilidad térmica explotó y se incendió inmediatamente después de ser perforada, y los huevos en la superficie de la batería también volaron. Las baterías a granel de fosfato de hierro y litio no tienen llamas ni humo y la temperatura de la superficie es de 200 ℃ -400 ℃. La batería BYD blade no produce fuego ni humo después de la acupuntura y la temperatura de la superficie es de 30 ℃ -60 ℃, lo que es significativamente mejor que la batería ternaria de litio y la batería de fosfato de hierro y litio.
Las baterías de fosfato de hierro y litio tienen mejor estabilidad térmica que las baterías de litio ternarias. La batería Blade de BYD, que también utiliza LiFePO4 como material cátodo, tiene un mejor rendimiento que la batería de bloque LiFePO4 porque su estructura en forma de cuchilla hace que el número de bobinas de electrodos internos sea significativamente menor que el de las baterías de bloque, por lo que el cortocircuito interno genera calor cuando se perfora. Menos cajas y más grandes también ayudan a disipar el calor.
Además, la vida útil de las baterías de fosfato de hierro y litio también es más larga y el ciclo de vida generalmente puede alcanzar más de 2000 veces, mientras que el ciclo de vida de las baterías de litio ternarias es generalmente de más de 1200 veces. En otras palabras, una batería de fosfato de hierro y litio puede usarse durante 5,48 años incluso si se carga y descarga una vez al día.
Escrito al final:
Estrictamente hablando, BYD Blade Battery se parece más a una innovación en forma de paquete de baterías que a una innovación en la tecnología de celdas de batería. Porque el mayor cambio en las baterías de pala no es el proceso, sino las celdas de batería en forma de pala, que pueden ahorrar algunos procesos y costos de fabricación y tener una mayor densidad de energía y estabilidad.
Según la divulgación in situ de Wang Chuanfu, actualmente solo está previsto utilizar baterías Blade en los modelos de vehículos eléctricos coreanos de BYD, y no hay planes para otros modelos. El vehículo eléctrico coreano es un vehículo puramente eléctrico de tamaño mediano y grande que BYD planea lanzar a mediados de este año. Tiene una autonomía de crucero completa de 605 kilómetros y un tiempo de aceleración de 100 kilómetros en 3,9 segundos.
Este artículo es de Autohome, el autor de Autohome, y no representa la posición de Autohome.