三元锂电成主流？江淮iEV5电池工艺揭秘

锂电池基本知识简介

说到三元锂电池，特斯拉之前是乘用车应用最广泛的案例，而国内电动车厂商主要推广磷酸铁锂电池。三元锂电池主要存在安全性和热稳定性较低的缺点，但三元锂电池在能量密度和单体产品成本方面优势明显。随着电池动力和热管理技术的逐渐成熟，之前一直坚持使用磷酸铁锂电池的BAIC、长安、比亚迪等都开始在新开发的产品中使用三元锂电池。位于mainland China的江淮汽车今年率先在其第五代纯电动汽车江淮iEV（查成交价|参配|优惠政策）5中采用18650三元锂电池作为储能单元。相信很多网友都有这样的疑问，车用三元锂电池模块是如何制造的。今天，我们就走进淮汽车，为您揭秘。

江淮iEV 2015款 iEV5车型首页 | 参数配置 | 图片 | 口碑 | 车型报价厂商指导价18.08万

今年4月在上海车展上市的江淮iEV5，是国内首款采用18650锂电池模块作为储能单元的纯电动汽车。该车电池容量为23kWh，厂商公布的最大续航里程可达240km。用专门的充电桩给DC充电只需要一个小时，80%的电量都可以充电，完全满足日常使用需求。这款车的厂家指导价是18.08万元，但按照车主在的成交价格，北京、上海、湖北、安徽等地的裸车价格不到10万元，是一款性价比很高的城市短途代步车。

●什么是三元锂电池？

目前汽车动力电池已经经历了最初的一次性电池到铅酸电池，再从镍氢电池到以锂电池为主的现代汽车动力电池。锂电池的优点是每千克重量储能更多，循环次数多。所谓“三元锂电池”，简单来说就是正极材料由三种金属元素和锂组成的锂电池类型，比如目前广泛使用的镍钴锰酸锂电池。我们先来看看锂电池的各种特性。

铅酸电池由于污染大，能量密度低，主要用作汽车电池，这里就不介绍了。镍电池的能量密度低于锂电池。然而，在锂电池没有得到广泛应用的时代，大多数电动汽车使用镍氢或镍镉电池作为储能单元。镍氢电池广泛应用于混合动力明星普锐斯（查成交价|参配|优惠政策），普锐斯在镍氢电池技术上独树一帜。制造商声称其镍氢电池寿命超过10年。不过，我们也知道，新一代普锐斯也配备了锂电池...

如果没有丰田在电池寿命管理方面的“黑科技”，使用更先进的锂电池将成为所有车企的最佳选择。目前，锰酸锂电池应用于晨风（查成交价|参配|优惠政策），应用技术相对成熟，但其能量密度和电池循环寿命远低于磷酸铁锂电池和镍钴锰酸锂电池，与镍氢电池基本相当。比亚迪使用的磷酸铁锂电池在电池循环寿命和能量密度方面具有锰酸锂电池和镍氢电池的性能。

以镍钴锰酸锂电池为代表的最新一代三元锂电池，在电池循环次数和最重要的每千克储能量方面都有了质的提升。由此看来，三元锂电池确实是目前新能源汽车动力电池的最佳选择。

锂电池可以有很多种形状，除了金属外壳的18650圆柱形电池，铝塑外壳的软包装和方形电池类型。其中，铝塑包装软壳电池是目前锂电池最灵活的形式。它的尺寸和厚度可以自由定制，可以堆叠多个电池，具有相当大的应用灵活性。

当然，除了上述常见的锂电池标准外，还有各大电池厂商为车企定制的“高级版”锂电池组，目前在新能源汽车上应用较多。比如三星SDI为宝马i3（查成交价|参配|优惠政策）和i8定制的高压锂电池组，外观和小型铅酸电池一样。但日产聆风使用的AESC产锂电池组为片状，保护金属外壳包裹普通软包锂电池。

然而，三元锂电池也有一些固有的缺点。与磷酸铁锂电池相比，三元锂电池更加精致:如果工作温度过高，电池寿命会受到永久性影响，如果温度过高，会起火甚至爆炸。锂电池燃烧时释放的高温气体甚至可以直接烧穿厚度为3毫米的铝板，因此如何为电池提供安全稳定的工作环境成为各个厂家工程师思考的问题。比如早在2021年，江淮汽车就生产了少量的同岳二代电动车锂电池版本，以验证搭载18650电池的电动车的可靠性。经过四年的技术验证，这项技术终于在iEV5上正式量产。

●与特斯拉18650电池技术不同

如前所述，锂电池非常精致。在由数百节紧密排列的锂电池组成的电池组中，如果一节电池发生短路故障后释放的热量，很容易引发涉及周围电池的连锁反应。所以为了把锂电池更安全的放在车内，工程师们想了很多办法。以特斯拉为例。它的7000多个18650个电池中的每一个都有一个独立的保险丝，当电流过高时，它可以及时断开与单个电池的电路连接。而且电池组采用循环液冷设计，可以及时带走电池产生的热量，使其在稳定的温度环境下工作。

普通18650电池只有正极有安全泄压结构。电池失效时产生的热量和气体只能从一个方向排出。因此，电池容易横向鼓包或爆裂，这可以说是紧密排列的动力电池模块的灾难性结果。因此，华亭动力和天津李绅的工程师在研发用于JAC iEV系列（查成交价|参配|优惠政策）的18650锂电池组时，比特斯拉的电池组安全策略更进一步:他们优化了单个18650电池组的结构。增加了电池负极的泄压机构。故障后，电池产生的热量和气体可以在水平方向的两个通道中释放，不会发生电池爆炸，对水平方向排列的其他电池的影响也会降到最低。

至于整个电池的安全性，JAC电动车电池组采用的安全策略基本和特斯拉一样，但现在看来，JAC甚至会稍微聪明一点。在这两种情况下，都在单个电池和电池组之间设计了安全结构，可以确保单个电池在电流过高时可以通过熔断断开。特斯拉采用单保险丝设计，而JAC iEV系列电池采用弹性保险丝设计。我们知道，在日常驾驶中，车辆的振动总是齐头并进的。江淮使用的电池负极接头是螺旋弹性保险丝，可以吸收更多的震动。设计更出彩，理论上应对恶劣环境的能力更强，更适合家用车环境。

江淮iEV5电池工艺揭秘

●电池组的秘密

江淮汽车将iEV5的电池组件委托给合肥日商电器公司生产。在这里，我们将揭开iEV5三元锂电池的神秘面纱，了解这款电池组的生产工艺及其技术独特性。

iEV5使用的电池组容量为23kWh，比iEV4高3.8kWh。得益于电机和电池的更换，iEV5的续航里程比之前的车型提升了40公里。电机最大功率较前代车型提升11马力，最大扭矩提升至215牛米，较iEV4提升45牛米。

电池组的上壳由轻质聚合物复合材料制成。由于该部分与车身底盘直接相连，iEV5采取加强车身底部结构的措施来保护电池组，因此无需加强结构。

与电池组的上壳不同，电池组的下壳异常坚固。整个外壳一般由两层钢结构焊接而成，外层为塑料护板，其中使用了63%的高强度钢，整个电池组具有IP67等级的防护密封效果。

●什么是IP67密封等级？

IP防护等级体系由1906年成立的国际电工委员会起草，根据电器的防尘防潮特性进行分类。IP防护等级由两位数字组成，第一位数字表示防止灰尘和异物侵入的电器等级，从低到高分为0-6级；第二位数字表示电器防潮、防水的紧密程度，分为0-8级。数字越大，保护等级越高。感兴趣的朋友可以在百度百科看看它的解释。

接下来，让我们看看电池组的内部。自然，电池在电池组中占据最大的面积，但电池管理系统，简称BMS，是动力电池最重要的一个。iEV5电池组的电源管理系统采用华亭电源的管理方案。这个公司大家可能都不熟悉，但是他们的技术负责人曾经在硅谷工作，参与过特斯拉Roadster（查成交价|参配|优惠政策）的研发，2021年回国创业，也就是Roadster发布之前。当时特斯拉的专利技术尚未公开，华亭电动车电池组的研发过程采用了与特斯拉不同的设计理念，在技术上绕开了特斯拉的专利壁垒，研发出了适合中国市场环境的电池技术。

iEV5的电池管理系统可以使电池组工作在长寿命充电模式和长里程充电模式，这是它最大的特点。在长寿命模式下，电池充电和使用被严格控制在对电池寿命最佳的模式下，并且不会过度充电或过度放电。在远程充电模式下，电池将以接近饱和容量的电量进行充电，并将尽可能多的能量投入其中，让车辆行驶更多的里程。

具体来说，这18650电池由天津李绅电池提供。该厂商此前曾为摩托罗拉、三星等知名厂商生产锂电池。iEV5电池组使用的锂电池单体电池容量为2200毫安时，比特斯拉使用的松下3200毫安时电池小近1/3。单电池容量方面，iEV5电池组可提升空。但是，牺牲产能就是提高产品可靠性和一致性，因为18650锂电池需要大规模使用。如果单个电池出现质量问题，很容易导致整个电池组的质量稳定性下降。因此，在汽车锂电池领域，对稳定性和产品一致性的要求高于电池容量。

电池组的焊接由机器自动完成，工人只负责“装车”和检查焊接质量。上图为电池负极超声波焊接工艺。因为正极材料是具有熔断功能的熔断片，在高温下会熔化。因此，高温电阻焊不能用于焊接，只能采用焊接热量较小的超声波焊接。图左上方的显示屏是焊点的实时放大图，用于及时监控判断是否存在焊接质量问题。

iEV5的电池组中总共使用了2，944节18650号电池。其结构是每32节18650节电池并联组成一个电池组中最基本的单元，整个电池组由92节这样的电池单元串联而成。

大量锂电池密集排列，会带来温度控制的问题。锂电池，尤其是三元锂电池，对工作温度要求较高，工作时需要稳定的温度环境。特斯拉电池经常需要大电流才能工作，发热量也比较高。因此，在这方面采取的措施是将整个电池组包裹在冷却液中，并通过液冷主动控制电池组的工作温度。但是JAC iEV5的电池组发热量比特斯拉小，所以采用风冷电池热管理。

与上一代采用的常温风冷技术不同，这一代iEV5的电池组集成了专用的蒸发器和风扇。该蒸发器与车载空调制系统连接，直接调用iEV5上搭载的电动空调制压缩机为其工作。设置在电池组中央的蒸发器和风扇驱动电池组内的空气体循环。空气循环方向如图，可以及时冷却每个电池，将电池组温度控制在恒定范围内。据江淮汽车技术人员介绍，采用液冷技术的电池组也在未来的发展规划中。目前，空空调制冷系统已经能够保持电池组温度恒定，因此从开发液冷电池组的信息可以推断，未来江淮地区电动汽车的电池容量和电机功率都将得到提升。

文章摘要:

三元锂电池的优势在于其能量密度和电池循环次数。从目前的技术发展来看，三元锂电池是纯电动汽车储能单元的最优解决方案。以前国内纯电动汽车厂商出于成本或技术原因，并没有采用三元锂电池作为储能单元，但现在我们看到，不仅江淮、BAIC、长安，甚至一直在推磷酸铁锂电池的比亚迪，都开始采用三元锂电池。从这次对JAC iEV5电池组生产工艺和技术的了解来看，针对三元锂电池的特点需要攻克和掌握的技术难题已经基本解决。18650电池产品的质量稳定性和产品一致性也可以通过向大品牌电池厂商采购来解决。目前看来，限制三元锂电池在中国品牌电动汽车领域普及的两大技术障碍正在逐步被克服，因此我们有理由相信，越来越多以三元锂电池为储能单元的新能源汽车将会出现。