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大众汽车在 IAA 展示 Unified Cell

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大众集团展示了其Unified Cell的量产版本,该电池将为该汽车制造商未来80%的电动汽车提供动力。

 

大众汽车集团(Volkswagen Group)多年来一直在努力创造一种标准化的电池,以便在其电动产品组合中使用。本周,在欧洲最大的汽车博览会慕尼黑 车展上,宝马表示已经完成了“Unified Cell”的开发,并为这项技术的未来制定了路线图。

大众高管在展会上解释说,Unified Cell背后的想法是围绕电动汽车最关键的部件之一,实现超大规模的经济效益。这一点至关重要,因为除了特斯拉之外,几乎没有一家汽车制造商能够从电动汽车上盈利,这主要是因为它们被高昂的电池成本和有限的生产规模所击垮。欧洲的汽车制造商尤其需要满足不断升级的排放规定,并应对大量高质量、高补贴的中国汽车的涌入。

 

如今,大众汽车正准备推出一款全新的电动汽车产品,并从里维安(Rivian)那里采购先进的电气架构。此外,大众汽车还对电动汽车的核心电池制定了宏伟计划。

大众汽车负责技术的管理委员会成员托马斯•施迈尔(Thomas Schmall)在IAA表示:“这让我们重新掌握了我们行业的一项关键技术。”

PowerCo首席执行官弗兰克•布洛姆(Frank Blome)在一次演讲中表示,由大众旗下电池子公司PowerCo开发的这种方形电池将在“几周内”在其位于德国萨尔茨吉特的工厂开始批量生产,并将于明年投产。他说,西班牙和加拿大的工厂将分别于2026年和2027年投产。

  

该公司表示,从2030年起,该电池将为大众集团80%的电动汽车车型提供动力,并扩展到所有品牌。这意味着从大众和Škodas到保时捷和奥迪,都可以找到它的变体。它们将用于在美国、中国和欧洲销售的汽车。值得注意的是,保时捷最近取消了自己的内部电池制造项目。

“我们的基本想法是尽可能标准化。我们会根据需要定制,”大众电池主管冈瑟•门德尔表示。  

 

Unified Cell将在大众集团的“电动城市汽车家族”中首次亮相,该家族将在新的MEB+平台上推出四款车型,大众表示起价约为25,000欧元(约合29,000美元)。其中包括大众ID.PoloID.Cross,还有Cupra Raval掀背车。

大众表示,Unified Cell将为这些汽车提供高达450公里(279英里)的行驶里程。该公司表示,该电池的体积能量密度为每升660瓦时,比大众之前的电池提高了10%

但最终,续航里程和其他规格会因车而异。大众表示,这种电池可以适应不同的尺寸,可以在大型和小型车辆上使用。它也可以在400伏和800伏的架构下工作。

 

根据大众的说法,Unified Cell最终将采用几种不同的电池化学体系,首先是镍锰钴(NMC),这是西方最流行的形式。不久,PowerCo也将开始生产更便宜的磷酸铁锂电池(LFP),这种电池因其低成本和多年充电的耐用性而在全球范围内获得了成功。

“从技术上讲,我们还处于起步阶段,”布洛姆通过翻译说。“所以我们将首先有NMC,然后是LFP,然后是钠和固态也在规划中。它已经包含在开发路线图中,我们还在讨论我们已经开始研究的进一步的架构和电芯化学体系。”

大众将于2027年在西班牙瓦伦西亚的一家工厂开始生产LFP Unified Cell。固态电池可能还需要更长的路要走,因为目前还没有一家公司成功地将这种“圣杯”电池技术商业化。然而,在IAA上,大众推出了第一款采用固态电池技术的示范车,一辆杜卡迪摩托车,电池来自大众支持的QuantumScape

高管们说,他们选择了方形电芯——一个矩形盒子,而不是圆柱体或可弯曲的软包——这样它就可以适应不同的化学体系。形状在另一方面也是关键。在大众集团的一项新设计中,电池堆在一起,直接插入汽车的电池组,而不是先打包成几个模块。  

Mendl说,这种电池到电池组的技术省去了零部件,为汽车内部的电池腾出了更多空间,在增加行驶里程的同时降低了重量和成本,他还称这种设计“极其重要”。  


来源:小明来电
化学汽车UM工厂电气
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首次发布时间:2025-09-24
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第二章主要介绍动力电池的生产流程。首先来认识一下电池包的基本结构,这张爆炸图清晰的展示了电池包的各个零部件的位置关系。从上到下依次是执行充放电策略并检测电池健康的电池管理系统,也称BMS;它一般由外壳和内部电路板组成,是保证电池正常工作的“大脑”。在BMS下方布置了电源管理系统,功能类似变电箱,通过保险丝/继电器等电子电气件保证电流和电压处于正常工作范围,并在必要时根据BMS的指令切断高压。再往下是电芯模组,它是提供能量的单元,通过铜排被串联起来,从而获得更高的电压,下一页会详细讲述模组的构造。模组的下方是电池包下壳体,用于承托和保护模组免受外部的碰撞,它是通过多个铝挤出型材焊接而成,是除了模组之外电池包中最重的部件。在下壳体的下面是冷却板,用于调节模组的温度,比如在电池快充时对电池降温,防止过热;或在冬天时加热电池,保证足够的输出功率驱动车辆。然后是最下面的底护板,通常选用钢板外加高分子涂层,用于保护电池在车里行驶时不被地面的石子刮伤。接下来是模组的结构介绍,如图,模组内部是一个个串联的方形电芯,是提供能量的最小单元,它们表面的蓝膜用于电绝缘和保护外壳。电芯的上面是电芯连接片,通常通过激光焊接与电芯的极柱连接,达到通电的目的。在两排连接片的中间,有一条柔性控制板,也叫FPCB,用于采集电芯的电压和温度数据,并将信息传递给BMS,这样电池管理系统就可以实时调整电池的充放电,保证车辆正常用电。在FPCB上方的是模组上盖,可以是铝制的冲压件,也可以是简单的绝缘膜。在模组的侧面和两端分别布置了侧板和端板,它们连接形成对电芯的束缚力,保证电芯在行车中的稳定。在模组端板外侧放置了电芯控制板,它会根据FPCB的数据对电芯做出简单的调整,类似一个小型的BMS,但是功能相对简单。让我们打开模组,进一步了解电芯的基本结构。首先在这个方形电芯的顶部有正负极的端柱,它们负责传输电子到外电路。与之相连的是内部卷芯的正极和负极集流体,即前面提到的铝箔和铜箔。在铜铝箔表面涂覆着正负极活性材料,正负极的中间被白色的隔离膜隔开,防止正负极短路,隔离膜的材料通常为PP或PE。下面我们来了解一下电芯的生产过程,大体分为3个流程,分别是极片生产、电芯装配和后工序。其中极片生产的第一步是材料搅拌,就是将正极或负极活性材料、导电剂和粘结剂混合并充分搅拌,然后得到粘度适中、可用于涂布的浆料。右图展示了搅拌过程中检查浆料粘度的步骤,一般需要取出一点样品做粘度测试,来判断搅拌工序的质量。搅拌之后是涂布工序,左上角说明了极片涂布的厚度方向剖面图,可以看到在铜铝箔的两面均涂有活性材料。左下图是涂布工序所需的设备,最开始铜铝箔经过施加一定张力的滚轮,得到平整的表面,然后浆料从涂布模具头部流出,附着在集流体上,然后随着滚轮进入长达六七十米的烘箱,最后得到干燥的极片。右图是实际涂布工序使用的设备,可以看到极片上方有一个探测器,用来测量涂布厚度,保证极片的厚度在设计范围内。涂布之后是冷压和分条,就是将极片在几十吨的压力下通过,从而得到一定压实密度的极片,保证活性材料与集流体的接触足够紧密,同时压缩极片的体积,提高能量密度。右侧是常见的冷压机器,极片经过冷压后表面会出现一定的光泽。分条的作用是将极片切割成需要的宽度,以满足后面的电芯装配需求。例如圆柱电芯的极片宽度通常在100mm以下,方形电芯的极片宽度通常在140mm以下,它们都是由电芯的高度决定的。前两类电芯通常采用卷绕结构,而软包电芯常用叠片结构,它的极片宽度通常受到模组长度的限制。下面一个工序是电芯装配,就是将裁切好的极片和隔离膜按顺序叠放,然后在设计好的张力范围卷绕一定的层数,获得相应的卷芯。我们可以看右下角的图,这是一个特斯拉model 3 标准版的电芯,它有2个卷芯,a图就是卷绕后的卷芯状态,然后b图展示的是2个卷芯的正负极极耳通过超声波焊接与电连接片焊接在一起,c图说明了电连接片通过激光焊接与电芯顶盖内部极柱的连接,然后在d和e图中将卷芯放入铝壳,并通过激光焊接对顶盖和铝壳的连接处实现密封,然后在顶盖上粘贴黑色的绝缘片,再将电解液注入电芯,这样电芯的装配就基本完成了。接下来电芯将进入化成工序,开始第一次充放电,这个过程中负极石墨的表面形成固体电解质膜,也叫SEI膜。SEI膜的形成有利有弊:既保证了电池的正常安全运行,但也增加了电池的电阻,并在形成时消耗锂,降低了电池的首次放电容量。幸运的是,一旦SEI膜在第一次充电周期中形成,它就会保持相当稳定,并且在电池使用过程中只会缓慢生长。即便如此,SEI生长仍被认为是导致电池老化的主要机制之一。在电芯化成过程中,容量数据也从充电器收集并记录下来,电芯之间的性能分布表明制造过程是否在控制之下。该过程帮助生产商更早识别缺陷电芯,降低了问题电芯流入客户的可能性。电芯的生产结束后会被运送到电池包车间进行模组和电池包的装配。首先将排列好的电芯通过激光焊接用bus bar连接起来,然后在上面安装FPCB,最后将模组端板/侧板以及上盖通过螺栓或焊接固定,这样就得到了一个完整的模组。电池包的组装逻辑与模组相似,除了模组之间的电连接、电池包壳体和冷却板的机械组装外,更重要的是BMS的调试,工程师需要检测电池的各个参数,确保BMS的功能正常,才可以完成产品下线。视频中的电池包来自宁德时代,与传统的模组设计不同,他们将模组结构取消,直接将电芯集成到电池包里,这样可以大大缩减生产成本,同时也可以提高电池包的能量密度。第二章的内容就介绍到这儿,未完待续~小明来电⚡为你充电,我们下期再见,拜拜~来源:小明来电

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