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技术讨论|Our Next Energy 的三明治电池

2022/10/26
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BMW I Venture投资了成立于2020年的初创公司Our Next Energy,这家一共募资了8500万美金的企业,想要在密西根投资16亿美金建设本土的20GWh磷酸铁锂工厂。这家企业技术路线,我也花时间来梳理一下。

从总体设计思路上,这家企业是围绕磷酸铁锂(LFP)和无阳极电池(AFB),整个设计思路确实有点像宁德时代的AB电池。

▲图1.这家初创公司啥来头

 

第一个电池(Aries),采用我们知道的“cell-to-pack”,在电池Pack中直接堆放和使用磷酸铁锂 (LFP)来实现较高系统级能量密度。

第二项技术,称为Gemini “高能电池组”,该技术与第一个电池复合使用,扩大续航里程。

▲图2.两种电池Aries 和Gemini

 

Part 1、产品的设计思路

这个第一代Aries电池主要面向商用车,电池能量为79kWh,尺寸规格为1630*766*288mm,系统的能量密度为144Wh/kg,287Wh/L。成组效率为76%。

图3.第一代磷酸铁锂电池

第一代铁锂电池主要面向商用车、储能方面,总体设计思路没啥大的特色。

图4.磷酸铁锂电池第一代商用车

 

Part 2、复合的电池

在BMW投资以后,这家公司还给BMW提供了一套电池,主要使用Anode Free的电芯,体积能量密度达到了1007Wh/L。这是一款240Ah刀片无阳极电池,由于功率特性差,所以也是加入了复合的方法来使用。

图5.BMW的iX的实物

这个面向的设计是185kWh的电池,两种电池直接复合使用。

图6.concept设计

这里面就是两种不同循环的特性的进行组合,由于AFB的循环次数比较少,这家创业公司也知道这个事情,所以组合的时候,让LFP作为主要的循环电池,让AFB作为储能的使用,这样组合调度使用可以优化整个循环特性。

备注:目前AFB大家都能做成高能量密度但是循环特别不好的方案,但是这里就为了解决循环不好问题,采用了特殊的系统设计。

图7.两种不同的电池

在这里就设计了把AFB和LFP交替使用的做法,这里的好处就是由于刀片磷酸铁锂电池的热特性要好一些,热失控传播的时候能抗住。

图8.组合使用的两种电池

这个电池系统由于整体的能量密度比较高,所以把DCDC都集成进去了。

图9.两种不同的电池

这里目的是蓝色的部分可以吧单纯的LFP模块作为主要循环的产品,让混合模块作为能量们补充包,概念上就是能存储能量,但是使用次数比较有限的LMO的Anode Free的电池包,这个化学体系选择很有意思,也是围绕成本去考虑。

图10.主要的目的

小结:我觉得这家公司想法还是有的,也是根据现有电芯实际特点,做了高能量密度循环次数确实有限,安全性也不太好的特点,200次也能用到车上,真的是费心了。

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笔者 朱玉龙,一名汽车行业的工程师,2008年入行,做的是让人看不透的新能源汽车行业。我学的是测试和电路,从汽车电子硬件开始起步,现在在做子系统和产品方面的工作。汽车产业虽然已经被人视为夕阳产业,不过我相信未来衣食住行中的行,汽车仍是实现个人自由的不二工具,愿在汽车电子电气的工程方面耕耘和努力,更愿与同行和感兴趣的朋友分享见解。