韩国2021 Interbattery电池技术(2): SK 的超长电芯与multi-tab快充模组

在上一篇文章我们对SK在2021 Interbattery电池展的技术进行了概述,这里重点看下它的超长电芯和multi-tab模组技术。
从SK的专利来看,想把电芯做长(达到600mm),尤其是达到超长电芯(长度大于600mm),在应用的过程中要解决三个技术难点:
(1)电芯变长,电芯两极的距离会变大,从而使电芯的内阻增大;
(2)超长电芯发热量大、发热不均匀的问题;
(3)超长电芯易发生弯曲,如何固定、保持组装后结构的强度和稳定性等。
分别是电性能的问题、热问题和结构问题,对于电芯本身内部其实还有个电化学问题。
SK提出了Multi-tab(多电极)的电芯和模组技术来应对以上的三个问题,这里我们就来探讨下它的这个Multi-tab技术是什么,如何实现的。
探讨的依据是SK在展会上展示的Multi-tab电芯实物、模组的电连接原理图、模组的实物和基于模组构成的PACK系统电连接原理图。之后我们在它的专利中找到最符合这些展示的技术专利,进行对比。

一、展会上披露的技术要点

  • 超长电芯

SK 在去年的Interbattery就展出了超长Multi-tab电芯,每端两极耳的设计。

  • Multi-tab模组

基于Multi-tab电芯,SK应该是设计了两种模组的方案。一种是电芯平躺着的布置,一种是电芯侧立的布置,分别如下:

电芯平躺布置的模组
这个模组,SK将其放在了应对长续航的方案之中,说明它本身的集成效率会比较高。
电芯侧立的布置
这个模组,SK将其放在了应对快充的方案之中,是解决大功率快充的核心。
  • 模组与PACK系统的电连接原理图

上两图是SK在解释如何通过Multi-tab来实现快充的模组和PACK系统示例。如果以96个电芯62度电来推算,每个电芯是176Ah(额定电压按3.67V)。这个是用于快充的模组与PACK。

二、专利中披露的技术要点

对于平躺布置的模组,SK在中、美、韩三国同时布局的专利分别为:

  • CN111834567A

  • EP3726615A1-Battery module

  • KR1020200121204A-배터리모듈

  • US20200328387A1-Battery Module

对于侧立布置的模组,SK在中、美、韩同时布局的专利分别为:

  • CN112787021A

  • KR1020210052984A

  • US20210135182A1

这里以平躺布置的模组为例子来进行探讨。模组的主要组成如下:

它的电芯如下:

总的模组技术要点在于:(1)电连接,共有6个汇流排组件;模组两端的汇流排将该端的电芯串联起来,模组上下面的busbar条将两端的汇流排并联起来,最后通过两端端子板busbar输出;

(2)冷却设计,采用模组集成液冷设计,对电芯的大面和两端进行冷却。水冷板布置在模组的两个侧板之外,电芯的导热还通过散热板,每两个电芯之间夹一个散热板,散热板再与水冷板相连。

(3)结构强度方面,通过上述的散热板结构将电芯可靠地固定起来,电芯与散热板之间加导热结构胶(推测),非冷板接触的电芯面之间加泡棉。

SK的这个集成冷板超长大模组设计,是目前韩国软包集成技术中较为激进的,能够把电芯做到600mm已经达到了刀片电池的级别,但整个模组结构件的复杂让电芯的比能会大打折扣。还没有确认到SK这个技术的量产车型,我们看它的产业化如何。

DATA BACKUP

电芯侧立的模组构成:

电连接:

PACK电连接示例:


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