进击的磷酸铁锂:Model3铁锂电芯拆解

原创 汽车电子设计 2024-01-15 17:07

芝能科技出品


欧洲对中国从三元走回磷酸铁锂一直很好奇,所以德国慕尼黑工业大学工程与设计学院的Sandro Stock等人,对特斯拉Model 3所采用的方形硬壳磷酸铁锂电池《Cell teardown and characterization of an automotive prismatic LFP battery 》。

这颗电池来自于2020年12月生产的特斯拉Model 3,总能量为55 kWh,由两个25串1并和两个28串1并的电池模块组成。电池使用的是宁德时代的LFP6228082-161Ah方形LFP电池,其规格如下:标称容量161 Ah,额定电压3.2 V,内阻≤0.4mΩ,重量约3.1 Kg。内容比较多,我们先选择一些主要的内容来谈。






分析过程


在拆解过程中,通过内置显微镜拍摄了图像,将电池分解成壳体、卷芯和顶盖,并记录了各个零部件的几何尺寸。他们还进行了焊接工艺的分析,从电池顶盖制备横截面样品,检查了焊缝的各个部分。整个拆解过程详细展示了电池内部的结构和组件。

备注:逆向工程的应用方法包括称重、几何测量、横截面分析、扫描电子显微镜(SEM)和能谱X射线光谱(EDX)的材料表征、电解质表征,以及半电池和全电池的电化学分析,等等。

宁王设计的电芯采用了蝴蝶式设计,内含两个卷心,旨在最小化空隙体积(6.4%),对电池盖的剖面和显微分析,我们发现应用了多次激光焊接过程,以提供高稳定性和密封性。电极的涂层显示出很高的均匀性,厚度波动不到2微米。扫描电子显微镜图像显示出纯石墨阳极和锂铁磷酸盐阴极内的双峰粒子分布,阴极的边缘覆盖有27微米厚的氧化铝(Al2O3)绝缘层。电化学分析表明,与常见的LP572电解质相比,内含电解液的性能有所提升。在161.5Ah的标称电池容量基础上,确定了电池的重力能量密度为163Wh/kg,体积能量密度为366Wh/l。




电池结构


对特斯拉Model 3的方形硬壳磷酸铁锂电池进行了拆解和分析,使用CAD技术虚拟重建了电池的内部结构和生产过程。

电池的组装步骤如图所示,从两个卷芯开始,最后封装成电池并注入电解液。从电池盖上切割出横截面样品,观察了各个焊接部位的形貌,发现电池使用了多种激光焊接工艺,提高了电池的稳定性和密封性。电池盖上还有一个压力释放阀,用于防止电池过热时爆炸。

根据拆解结果,绘制了详细的CAD图纸,展示了电池的总体尺寸和三个截面。电池的设计目标是在保证电池质量的同时,最大化活性材料与非活性材料的比例,测得电池的容量为161.5 Ah,比能量为163 Wh/kg,体积能量密度为366 Wh/L。


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评论
  • 2024年是很平淡的一年,能保住饭碗就是万幸了,公司业绩不好,跳槽又不敢跳,还有一个原因就是老板对我们这些员工还是很好的,碍于人情也不能在公司困难时去雪上加霜。在工作其间遇到的大问题没有,小问题还是有不少,这里就举一两个来说一下。第一个就是,先看下下面的这个封装,你能猜出它的引脚间距是多少吗?这种排线座比较常规的是0.6mm间距(即排线是0.3mm间距)的,而这个规格也是我们用得最多的,所以我们按惯性思维来看的话,就会认为这个座子就是0.6mm间距的,这样往往就不会去细看规格书了,所以这次的运气
    wuliangu 2025-01-21 00:15 213浏览
  • 嘿,咱来聊聊RISC-V MCU技术哈。 这RISC-V MCU技术呢,简单来说就是基于一个叫RISC-V的指令集架构做出的微控制器技术。RISC-V这个啊,2010年的时候,是加州大学伯克利分校的研究团队弄出来的,目的就是想搞个新的、开放的指令集架构,能跟上现代计算的需要。到了2015年,专门成立了个RISC-V基金会,让这个架构更标准,也更好地推广开了。这几年啊,这个RISC-V的生态系统发展得可快了,好多公司和机构都加入了RISC-V International,还推出了不少RISC-V
    丙丁先生 2025-01-21 12:10 218浏览
  •  光伏及击穿,都可视之为 复合的逆过程,但是,复合、光伏与击穿,不单是进程的方向相反,偏置状态也不一样,复合的工况,是正偏,光伏是零偏,击穿与漂移则是反偏,光伏的能源是外来的,而击穿消耗的是结区自身和电源的能量,漂移的载流子是 客席载流子,须借外延层才能引入,客席载流子 不受反偏PN结的空乏区阻碍,能漂不能漂,只取决于反偏PN结是否处于外延层的「射程」范围,而穿通的成因,则是因耗尽层的过度扩张,致使跟 端子、外延层或其他空乏区 碰触,当耗尽层融通,耐压 (反向阻断能力) 即告彻底丧失,
    MrCU204 2025-01-17 11:30 191浏览
  • 临近春节,各方社交及应酬也变得多起来了,甚至一月份就排满了各式约见。有的是关系好的专业朋友的周末“恳谈会”,基本是关于2025年经济预判的话题,以及如何稳定工作等话题;但更多的预约是来自几个客户老板及副总裁们的见面,他们为今年的经济预判与企业发展焦虑而来。在聊天过程中,我发现今年的聊天有个很有意思的“点”,挺多人尤其关心我到底是怎么成长成现在的多领域风格的,还能掌握一些经济趋势的分析能力,到底学过哪些专业、在企业管过哪些具体事情?单单就这个一个月内,我就重复了数次“为什么”,再辅以我上次写的:《
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  •     IPC-2581是基于ODB++标准、结合PCB行业特点而指定的PCB加工文件规范。    IPC-2581旨在替代CAM350格式,成为PCB加工行业的新的工业规范。    有一些免费软件,可以查看(不可修改)IPC-2581数据文件。这些软件典型用途是工艺校核。    1. Vu2581        出品:Downstream     
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