動(dòng)力電池和電芯

 

正極的活性材料主要有兩類，一類是鎳鈷錳鋰化合物（NCM），另外一類是磷酸鐵鋰（LFP）；負(fù)極多是石墨（95%），加上一些添加劑。放電時(shí)鋰離子脫嵌，充電時(shí)鋰離子嵌入，形成放電或者充電電流。通常新能源汽車車載鋰電池多是由電芯、模組、電池包構(gòu)成；電芯是電池包的最小單元，模組則由多個(gè)電芯連接而成，電池包又由多個(gè)模組組成，另外加上電池管理控制模塊、連接端子等。如果把車載鋰電池包作為一個(gè)子系統(tǒng)，那么電芯成本占的比例約為85%左右，所以，對(duì)電芯成本做一個(gè)精準(zhǔn)計(jì)算、找出主要的成本驅(qū)動(dòng)點(diǎn)，然后進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化，是優(yōu)化電池包成本、做好新能源汽車整車成本企劃的重要路徑。

 

鋰電池電芯分解

 

本文只是描述了其中的一些分解步驟，不保證全面。鋰電池電芯分解，一定要在專業(yè)實(shí)驗(yàn)室里做，這是操作安全的保障！

 

首先，對(duì)鋰電池電芯進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間完全放電。

 

作者用來(lái)分解的鋰電池電芯是方形電芯，電壓3.65V， 容量255Wh，毛重1.4公斤（見(jiàn)圖2）。

 

然后，在干燥實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行低溫操作，打開電芯外殼，分別對(duì)正極膜、負(fù)極膜、隔膜厚度及外形尺寸進(jìn)行測(cè)量，其中，正極膜含活性化合物（NCM）和鋁基材，負(fù)極膜含活性化合物（Graphit）和銅基材，從而得到鋰電池電芯成本計(jì)算的主要材料輸入?yún)?shù)。

 

 

由此用觀昱機(jī)電技術(shù)（上海）有限公司的參照成本計(jì)算模型計(jì)算出這個(gè)鋰電池電芯的材料成本及其分布（見(jiàn)圖6）。

 

主要材料成本驅(qū)動(dòng)點(diǎn)分別是三元材料、電解液、銅膜等。優(yōu)化材料成本就是從這些材料成本驅(qū)動(dòng)點(diǎn)入手，比如三元材料（NCM），其中C是指昂貴的鈷材料，如何降低鈷材料的比例，是優(yōu)化材料成本的優(yōu)先選項(xiàng)，從原來(lái)的NCM111，變?yōu)镹CM523，甚至NCM811，就是以增加鎳的含量，來(lái)降低鈷的含量，當(dāng)然，鎳含量的增加，也影響了電芯的穩(wěn)定性，所以，要在穩(wěn)定性和材料成本上，平衡優(yōu)化；另外，銅膜、電解液等也是有優(yōu)化空間的。

 

鋰電池電芯制造工藝

 

鋰電池電芯的制造，猶如“面條”的制作，可以分為約18個(gè)工序，

 

 

其中攪拌、涂層、烘干、壓實(shí)、分卷、真空烘干、老化等工序是批次加工工序（batch）, 而切片、層疊、加注電解液、封裝等工序則為節(jié)拍制造工序。

 

采用觀昱機(jī)電技術(shù)（上海）有限公司的參照成本計(jì)算模型可以計(jì)算出這個(gè)鋰電池電芯的制造成本及其分布（見(jiàn)圖8）。

 

從參照成本計(jì)算的結(jié)果來(lái)看，制造成本的驅(qū)動(dòng)點(diǎn)主要在節(jié)拍制造工序上，比如切片、層疊、電解液注入、封裝等工序步驟上，優(yōu)化電芯的制造成本，就要從這些工序上入手了。