Guía completa de tecnologías innovadoras para la estructura de las baterías eléctricas
La energía específica del sistema y la eficiencia de almacenamiento de volumen de estas innovadoras estructuras de batería han mejorado notablemente, y el problema de que la batería original de litio-hierro-fosfato era difícil de aplicar a los coches ha quedado básicamente resuelto.
Puede alcanzar incluso los 600 kilómetros, superando los estándares de tamaño de celda VDA y MEB de Volkswagen. En cuanto a innovación de estructuras de baterías, las empresas chinas están a la vanguardia mundial.
Las empresas de baterías eléctricas exploran activamente la innovación estructural
2019 es el primer año de innovación de la estructura de la batería de potencia. Las empresas de baterías eléctricas y las principales empresas automovilísticas están explorando activamente la innovación de la estructura de las baterías eléctricas, introduciendo diversas tecnologías de innovación de estructuras de baterías desmodularizadas e integradas, y aplicándolas gradualmente en el mercado de vehículos de nueva energía.
En la era actual, la modularización y estandarización de los paquetes de baterías continúan profundizándose, y la concentración de todo el proceso de producción de paquetes de baterías sigue aumentando como tendencia general. Merece la pena prestar atención a la mayor innovación de la estructura de las baterías de potencia por parte de las empresas de baterías de potencia representadas por CATL y BYD y las principales empresas de vehículos de nueva energía representadas por Tesla.
Desde 2019, las empresas de baterías de energía han explorado activamente la innovación estructural, utilizando la tecnología CTP para innovar la estructura interna de los paquetes de baterías para lograr una reducción de costes de alta calidad y una mejora de la eficiencia, compensando eficazmente en gran medida la creciente presión sobre los costes de las materias primas.
Por un lado, se reducen los costes de material y proceso gracias a la reducción de material y piezas estructurales en la batería; por otro, se aumenta la eficiencia de la producción mediante la estandarización y la producción a gran escala para reducir los costes de producción y, al mismo tiempo, se mejora la vida útil de la batería.
En 2022, los productos se orientarán plenamente al mercado después de haber alcanzado una madurez cada vez mayor, especialmente bajo la presión de los costes de las materias primas, se acelerará la aplicación de las tecnologías de innovación estructural representadas por el CTP. No sólo digiere eficazmente la presión de los costes a corto plazo, sino que también guía el camino hacia la paridad tecnológica a largo plazo.
Se estima que entre 2021 y 2022, debido al aumento de los precios de las materias primas, el coste de fabricación de las pilas aumentará significativamente. batería ternaria de litio aumentó en 308,15 RMB/Kwh, y el coste de las pilas de litio-hierro-fosfato aumentó en 276,20 RMB/kwh.
El coste de las materias primas ha aumentado considerablemente, lo que ha obligado a los fabricantes de baterías a acelerar la innovación estructural para reducir los costes y aumentar la eficiencia. A continuación se presenta la suma de innovaciones tecnológicas en innovación de baterías de energía de 2019 a 2022.
| Años | Innovación de productos | Ejemplo de aplicación |
| 2019 | Proceso de batería laminada SVOLT | -- |
| 2019 | CATL CTP1.0 | Modelo BAIC New Energy EU5 |
| 2020 | Batería BYD Blade | El primer modelo es la berlina media y grande de gama alta BYD Han |
| 2020 | Tecnología integrada Gotion High-tech JTM | -- |
| 2020 | Tesla 4680 batería | El Model Y se produce en la fábrica de Tesla en Texas |
| 2021 | Batería del cargador GAC | GAC AION Y es el primer modelo, y también se aplican AION V PLUS, AION S PLUS, etc. |
| 2021 | Batería Great Wall Motor Dayu | El primer modelo es el Salon Mechadragon, que se aplicará plenamente a los modelos de Great Wall a partir de 2022. |
| 2021 | Batería única de litio AVIC | Su lanzamiento al mercado estaba previsto para junio de 2022. |
| 2021 | CATL CTP2.0 | Batería de 75 kWh de la serie NIO |
| 2022 | Solución Leapmotor CTC | Leapmotor旗下全球首款CTC技术量产轿车--LeapmotorC01 |
| 2022 | BYD CTB | El primer modelo es BYD Seal |
| 2022 | Pila cubo de Rubik SAIC | SAIC MG MULAN y otros modelos desarrollados por SAIC Xingyun plataforma de sistema exclusivo eléctrico puro |
| 2022 | Batería CATL Qilin CTP3.0 | Jikrypton 009 es el primer modelo de batería Qilin |
Indicadores básicos de la innovación en la estructura de las baterías
A continuación se presenta la tecnología de innovación de la estructura de la batería de los principales fabricantes de baterías de energía：.
CATL
Tecnología de innovación estructural: CTP3.0 (batería Kirin)
Índice de utilización del espacio: se adoptan la capa intermedia elástica multifuncional y el esquema de reparto del espacio inferior, y la tasa de utilización del espacio de volumen puede alcanzar hasta 72%
Densidad energética: sistema de baterías de litio hierro fosfato 160 Wh/kg; sistema de baterías ternarias 255 Wh/kg
Duración de la batería: Tras la producción en serie, la duración de la batería de todo el vehículo supera los 1.000 km.
Capacidad de disipación del calor: la primera tecnología de refrigeración de gran superficie del mundo para baterías, que cuadruplica el área de intercambio de calor y acorta el tiempo de control de la temperatura de las baterías a la mitad del original.
Ruta de carga: Soporta carga rápida 4C, se puede cargar a 80% en 10 minutos
Tesla
Tecnología de innovación estructural: 4680 batería y CTC
Utilización del espacio: La batería está integrada directamente en el chasis para aprovechar mejor el espacio.
Densidad energética: La energía de la batería 4680 es 5 veces superior a la de la batería 21700
Resistencia: En comparación con la batería 21700, la batería 4680 tiene un aumento de 16% en la autonomía de crucero; la tecnología CTC puede aumentar la autonomía de crucero en 14%; se estima que el modelo representativo 4680 versión Model Y tiene una autonomía de crucero de 400 millas, o 643 km.
Capacidad de disipación del calor: La batería 4680 adopta la tecnología de pestaña completa y el diseño de fijación de la placa de refrigeración en forma de serpiente; la tecnología CTC utiliza una placa refrigerada por agua intercalada entre las celdas, y se añade una capa adicional de placa refrigerada por agua en la parte superior, y el espacio de disipación de calor entre los grandes cilindros de la propia batería 4680 es mayor, y la capacidad general de disipación de calor es excelente.
Ruta de carga: La batería 4680 tiene una capacidad de carga rápida que puede cargar la batería de 0 a 80% en 15 minutos.
BYD
Tecnología de innovación estructural: Batería de cuchillas y CTB
Utilización del espacio: Cuando las baterías de cuchilla se agrupan, se omiten módulos y vigas, y el índice de utilización del espacio aumenta hasta 60%; la tecnología CTB adopta la estructura "sándwich" de "tapa de batería-celda-bandeja", y el índice de utilización del espacio aumenta hasta 66%.
Densidad energética: La batería de álabes de segunda generación está en fase de investigación y desarrollo, y la densidad energética puede alcanzar los 180 Wh/kg.
Resistencia: El sistema de batería basado en la batería de cuchillas puede alcanzar fácilmente una elevada duración de la batería. El coche puente de clase A puede alcanzar una autonomía de 500 km, el de clase B de 600 km y el de clase C de 700 km;
El primer modelo de batería de álabes BYD Han NEDC tiene una autonomía de crucero total de hasta 605 km; el primer modelo con tecnología CTB, Seal, tiene una autonomía de crucero puramente eléctrica de hasta 700 km.
Capacidad de disipación del calor: La batería de cuchillas adopta un diseño plano y alargado, con una gran área de disipación del calor y un largo circuito interno. Al mismo tiempo, se adopta un esquema único de refrigeración por agua. La placa de refrigeración por agua se coloca por encima de todo el paquete de baterías y entra en contacto directo con la placa superior del módulo.
Enfriar el lado estrecho de la célula de la batería, y establecer directamente la placa de conducción de calor en la placa superior del módulo y el lado de la célula de la batería; la tecnología CTC adopta el diseño de la placa de refrigeración directa superior, y no hay diseño de refrigeración entre las células de la batería
Ruta de carga: La batería de la pala puede cargarse de 10% a 80% en 33 minutos; El primer modelo de tecnología CTB, el sello, está equipado con una solución de carga impulsada de accionamiento eléctrico de alto voltaje, y el kilometraje de carga en 15 minutos puede superar los 300Km.
SVOLT
Tecnología de innovación estructural: tecnología de pilas laminadas
Utilización del espacio: mayor aprovechamiento del espacio en las esquinas
Densidad energética: En comparación con el mismo tipo de batería de proceso de bobinado, la densidad energética de la batería laminada de SVOLT aumenta en un 5%
Resistencia: La primera batería NMx laminada sin cobalto soporta una sola carga para cubrir las necesidades de 880 kilómetros
Capacidad de disipación del calor: A través de la refrigeración de doble capa superior e inferior, la temperatura de la batería puede ser controlada con mayor precisión, y el efecto de enfriamiento puede ser mejorado por 40% en comparación con el tradicional PACK
Gotion Alta tecnología
Tecnología de innovación estructural: Tecnología integrada JTM
Densidad energética: Utilizando el sistema de material de litio hierro fosfato, la densidad energética del módulo puede acercarse a los 200Wh/Kg, y el sistema puede alcanzar los 180Wh/Kg, lo que puede alcanzar el nivel ternario de alto níquel.
Grupo GAC
Tecnología de innovación estructural: Batería del cargador
Densidad energética: La energía específica del volumen del sistema aumenta en 9,4%, alcanzando los 302Wh/L, y la energía específica de la masa del sistema aumenta en 5,7%, alcanzando los 185Wh/Kg.
Resistencia: Entre los modelos aplicados, la versión AION LX Plus de mil millas es la de mayor autonomía, y la autonomía NEDC es de 702 km.
Capacidad de disipación del calor: El sistema de refrigeración tridimensional incluye un sistema integrado de refrigeración líquida de ajuste completo, un diseño eficiente de los canales de disipación del calor y un diseño de alta precisión de la ruta de conducción del calor.
Basándose en este sistema, el área de disipación de calor puede incrementarse en 40%, y la eficiencia de disipación de calor puede incrementarse en 30%, evitando eficazmente la propagación del calor.
Ruta de carga: Entre los modelos aplicados, ION V Plus utiliza la tecnología de batería superveloz, con carga SPEED+ durante 5 minutos y una autonomía de 112 km, y SPEED++ durante 5 minutos y una autonomía de 207 km.
Great Wall Motor
Tecnología de innovación estructural: Batería Dayu
Capacidad de resistencia: El primer modelo de batería Dayu Great Wall Salon Mechalong CLTC autonomía 802 kilómetros
Capacidad de disipación del calor: Cuando se produce el desbordamiento térmico de la célula de la batería, el sistema puede disipar el calor a la vez que aísla la fuente de calor para lograr el propósito de disipación térmica y refrigeración.
Todo el proceso se divide a grandes rasgos en ocho direcciones: aislamiento de la fuente de calor, conmutación bidireccional, distribución del flujo de calor, detonación direccional, aislamiento a alta temperatura, extinción activa de incendios, resistencia al oxígeno a presión positiva, refrigeración inteligente
Ruta de carga: Entre los modelos aplicados, el primer modelo Great Wall Salon Mechadragon CLTC puede cargarse durante 10 minutos con una autonomía de 401 km.
CALB
Tecnología de innovación estructural: batería de un solo uso
Utilización del espacio: las innovaciones a nivel de célula, proceso de producción y otras dimensiones pueden aumentar la utilización del espacio en un 5%.
Densidad energética: sistema de batería ternaria de litio densidad energética de la célula 300 Wh/kg, densidad energética del pack 240 Wh/kg; sistema de batería de litio hierro fosfato densidad energética de la célula 200 Wh/kg, densidad energética del pack 160 Wh/kg
Resistencia: La autonomía de crucero del sistema de baterías ternarias de litio puede alcanzar los 1.000 km; la autonomía de crucero del sistema de baterías de litio y fosfato de hierro puede alcanzar los 700 km.
Capacidad de disipación del calor: Gracias al uso de tecnologías innovadoras como la de gestión térmica de alta eficiencia, la de refrigeración líquida integrada y la de supresión de fugas térmicas, la eficiencia de transferencia de calor aumenta en 50%.
Leapmotor
Tecnología de innovación estructural: Solución CTC
Utilización del espacio: El diseño integrado de la batería y el chasis mejora el aprovechamiento del espacio; el aprovechamiento del espacio de la tecnología CTC es el primer coche puente C01 producido en serie, que es 5% superior a la solución tradicional de paquete de baterías.
Resistencia: La tecnología CTC es el primer coche de producción en serie C01 que aumenta la autonomía de crucero en 10%, equipado con una batería de 90kWh de potencia, la versión de dos ruedas motrices puede alcanzar los 717km de autonomía de crucero en condiciones de trabajo integral CLTC, y la versión de cuatro ruedas motrices tiene una autonomía de crucero de 630km.
Capacidad de disipación del calor: Compatible con un sistema de gestión térmica inteligente e integrado
Ruta de carga: Compatible con la plataforma de alto voltaje de 800 V en el futuro, admite la carga superrápida de 400 kW y, a continuación, realiza la "carga de repostaje", carga durante 5 minutos, duración de la batería de más de 200 km.
SAIC Motor
Tecnología de innovación estructural: Cubo de Rubik Batería
Utilización del espacio: Se adoptan células tumbadas LBS y tecnología CTP avanzada, que presentan una integración ultraelevada
Densidad energética: La densidad energética de la batería ternaria de litio alcanza los 180 Wh/kg
Resistencia: MG MULAN, el primer modelo de la batería del cubo de Rubik, puede pasar de cien en 3,8 segundos, y la autonomía de crucero en condiciones CLTC puede alcanzar los 520 km.
Capacidad de disipación del calor: Excepto entre las celdas, se utilizan placas de refrigeración y estructuras de aislamiento para aislar todo el paquete de celdas, y la placa de refrigeración para las celdas planas tumbadas adopta una disposición vertical. Gracias a este método de difusión térmica pasiva, la batería Rubik's Cube puede alcanzar directamente el nivel cero de fuga térmica.
Ruta de carga: Ayuda cambio de batería en el futuro: gracias al diseño de la plataforma ONE PACK con tamaño unificado y a la original estructura patentada de intercambio de baterías, MG MULAN puede realizar una rápida sustitución de todos los paquetes de baterías en el mismo dispositivo.
Puntos clave de la innovación en la estructura de las baterías
| Nombre de la empresa | Tecnología innovadora | Innovación básica |
| CATL | CTP1.0 | Retire los paneles laterales del módulo y sustitúyalos por correas |
| CTP2.0 | Optimice aún más las dos placas de los extremos del módulo y utilice las vigas verticales y horizontales de la caja de la batería para sustituir las placas de los extremos. | |
| CTP3.0 Batería Qilin | Adopta la estructura de "paquete de pilas", anula el diseño original independiente de las vigas horizontales y verticales, las placas refrigeradas por agua y las almohadillas de aislamiento térmico, y las integra en una capa intermedia elástica multifuncional. Al mismo tiempo, se diseña el esquema de reparto del espacio inferior y se adopta la primera tecnología de refrigeración de gran superficie del mundo para baterías. | |
| Tesla | 4680 batería | Tecnología de célula grande, pestaña completa y célula seca |
| Tecnología CTC | Integrar células directamente en el chasis | |
| BYD | Batería de cuchillas | Dispuestos juntos en un conjunto, omitiendo módulos y vigas al formar un grupo, reduciendo las partes redundantes, formando una estructura similar a los paneles de aluminio de nido de abeja, mejorando así en gran medida la tasa de integración; Concepto "6S" con súper seguridad, súper resistencia, súper duración de la batería, súper baja temperatura, súper vida útil y súper potencia |
| BYD | Tecnología CTB | Anular el diseño del módulo y de la cubierta superior de la batería, y pegar la batería de láminas a la bandeja y a la cubierta superior para formar una estructura "sándwich" de "batería-cubierta superior-celda-bandeja"; la ventaja de resistencia estructural es obvia |
| SVOLT | Proceso de batería laminada | Corta los electrodos positivo y negativo en trozos pequeños y apílalos con el separador para formar una pila pequeña; a continuación, apila las pilas pequeñas en paralelo para formar una pila grande. |
| Gotion Alta tecnología | Tecnología de integración JTM | Coloque el núcleo de bobinado directamente en el módulo y complete la producción de una sola vez. Tiene las características de "bajo coste, proceso de fabricación sencillo y fácil estandarización". Lo más destacado es que puede promover la estandarización del módulo. |
| Grupo Gac | Batería del cargador | Cuando se produce el desbordamiento térmico de la célula de la batería, el sistema puede disipar el calor a la vez que aísla la fuente de calor para lograr el propósito de disipación térmica y refrigeración; Posee cuatro tecnologías básicas: celdas de batería estables y ultrarresistentes al calor, cabina de seguridad de batería superaislada, sistema de refrigeración tridimensional y sistema de gestión de baterías de quinta generación. |
| Motor de la Gran Muralla | Batería Dayu | Teniendo en cuenta el problema del desbordamiento térmico, se adopta el principio tecnológico básico de "control + conducción = comunicación" para construir una matriz de seguridad de 4 capas y 5 dimensiones, que garantiza que "las baterías de gran capacidad y alto contenido en níquel", "cualquier posición del paquete de baterías", "el calentamiento de dos baterías y la activación continua del desbordamiento térmico" puedan conseguir que no se produzca ningún incendio ni explosión; Poseen ocho tecnologías básicas: aislamiento de la fuente de calor, conmutación bidireccional, distribución del flujo de calor, descarga direccional de la explosión, aislamiento de la temperatura comercial, extinción de incendios con función propia, resistencia al oxígeno a presión positiva, refrigeración inteligente... |
| CALB | Batería de un solo uso | Gracias a un diseño y una fabricación "altamente integrados y extremadamente simplificados", el producto cumple los requisitos de "alta energía específica, alta seguridad, alta fiabilidad y bajo coste". Su lógica técnica se caracteriza por los polos modulares y la tecnología de conexión eléctrica integrada, que son también sus principales puntos de cambio; Utilizar múltiples tecnologías para llevar a cabo una innovación multidimensional a nivel de célula, proceso de producción y sistema de baterías. |
| Leapmotor | Régimen CTC | Integrar el diseño de la batería y el chasis, rediseñar la bandeja de transporte de la batería, acoplar la estructura del chasis de toda la parte inferior de la carrocería con la estructura de la bandeja de la batería y reducir eficazmente el número de piezas reduciendo el diseño estructural redundante. Al tiempo que se mejoran el índice de utilización del espacio y la energía específica del sistema, la estructura de la carrocería y de la batería se complementan, la resistencia a los impactos de la batería y la rigidez torsional de la carrocería se mejoran considerablemente; el software y el hardware realizan una doble innovación y una evolución sostenible. |
| SAIC | Pila del cubo de Rubik | Adopta las celdas de la batería LBS y la avanzada tecnología CTP, entre las cuales la disposición de las celdas de la batería es la mayor característica técnica de la batería Rubik's Cube; Tiene tres ventajas de ultra-alta integración, ultra-larga vida, cero protección de seguridad térmica. |
