解密上汽魔方电池 | 电动势

6月13日，上汽乘用车MG品牌发布了一个新电池（包）品牌——“魔方”电池，并亮相了该电池的首款车型——MG MULAN，大家俗称“木兰”。

此次给我们介绍魔方电池的是上汽集团副总工程师、捷能公司总经理朱军，他也被誉为上汽新能源之父。以下供大家参考。

一、魔方电池

朱军介绍，魔方电池的英文是ONE PACK，因为在这个平台上所有电池的投映面积是一样的，跟外部相关的连接键也是一样的。

为什么叫魔方？

第一，这个电池虽然投映面积一样（长：1690mm，宽：1300mm），但是有三个厚度：110mm、125mm和137mm，四个串数：96串、100串、104串和108串。

第二，从电化学维度来看，在这个电池平台上可以选择不同的电化学体系的电池。

低密度体系，包括钠离子、磷酸铁锂和M3P（磷酸盐体系的三元电池），其中磷酸铁锂版又分为长寿命版本、快充版本和高温版本。

中密度体系，包括5系三元、6系三元和高镍三元。

高密度体系，包括硅碳负极、半固态等。

通过物理维度跟电化学维度组合，魔方电池实现了不同的性能，能量范围从44kWh-150kWh，满足A0级到D级车的电池包需求。

朱军透露，魔方电池即将投入量产，具有超低成本，12年100万公里超长寿命，超长续航等特点，可以支撑电动车跑到一千公里。

二、躺式电芯

魔方电池的最大技术特点，就是采用了躺式电芯的布局。

朱军解释称，当把电芯放到电池包里形成整包时，电芯的尺寸决定了电池包的尺寸，如果电芯竖起来放，要想把高度降低就得把电芯做矮一点，但这会导致有效的体积利用率大幅度下降，所以采用躺式电芯的布置。

由于采用躺式电芯，魔方电池做了一系列电池结构和冷却的重新设计。从图中可以看到，其结构主要包括躺式电芯专用压板、躺式CTP电芯组和立式冷却组件，以及下方托盘。

在冷却设计中，电池要有两样东西，一是膨胀补偿材料，二是热隔离所需的绝热材料，大部分电池都是采用气凝胶来绝热。

当采用传统竖放电芯设计，六个电芯中间需要5个大的热隔离和膨胀补偿，当采用躺式电芯设计后，只需要2片很小的材料。

三、魔方电池的三大优点

朱军表示，魔方电池有三大优点：超高集成度，超长寿命、“零热失控”安全防护。

1、超高集成度

从视频可以看到，竖放电芯，只有绿色那一块区域是放置电化学的储能材料。电芯躺平后，绝大部分空间都可以用来容纳有效的电化学材料。

为了证明魔方电池躺平电芯的体积和重量能量密度优势，上汽做了下面两张图表，我们先看体积密度优势：

首先是不同化学体系电芯对比，在50度电的PK中，上汽魔方电池51kWh，三元锂电芯，体积是250L；T品牌55kWh，LFP电芯，体积是341.9L。

在60度电的PK中，上汽魔方电池64kWh，三元锂电芯，体积是250L；X品牌60.2kWh，LFP电芯，体积是399L。

再看同体系化学电芯对比，在80度电的PK中，上汽魔方电池77kWh，三元锂电芯，体积是250L；T品牌75kWh，三元锂电芯，体积是341.9L。

在100度电的PK中，上汽魔方电池100kWh，三元锂电芯，体积是310L；N品牌100kWh，三元锂电芯，体积是340L。

可以看到，无论是相同化学体系的电芯对比，还是不同化学体系电芯对比，上汽魔方电池的体积效率转换率都更为出色。

再看重量密度优势：

在50度电的PK中，都是LFP体系，上汽魔方电池51kWh，重量385kg；T品牌55kWh，重量455kg。

在80度电的PK中，都是三元锂体系，上汽魔方电池77kWh，重量435kg；T品牌75kWh，重量469.5kg；X品牌80.9kWh，重量503kg。

在100度电的PK中，都是三元锂体系，上汽魔方电池100kWh，重量520kg；N品牌100kWh，重量540kg。

相较列举出的品牌，上汽魔方电池在各个容量电池包的重量效率转换率都更为出色。

从上下两张图表可以发现一个有趣的共同点，在低容量对比时，上汽魔方电池的体积和重量密度的优势都比较大；而在高容量对比时，上汽魔方电池的体积和重量密度优势与其它品牌相对缩小。

对此，朱军解释称，“因为高能量时的热失控要求以及膨胀等其他原因，我们把最高的电芯（133mm）竖起来放，当然我们还在研究能不能回到平躺式。”

2、超长寿命

关于如何提升魔方电池的寿命，上汽用的并非我们通常理解的化学方法，而是物理方式。

朱军介绍，一般电芯或模组两端有强束缚，在电池充放电过程中，它的体积会膨胀和收缩，电池在逐渐老化的过程中，也在不断地膨胀，久而久之，电池的寿命会受到很大的影响。

在结构上，躺平的电芯上下只有两个电芯，两端没有束缚。朱军表示，魔方电池设计了一个自适应束缚装置，它会随着荷电量的换边和老化程度，跟电芯相适应，一直保持几乎是平的约束力，这会对电池寿命有很大的帮助。

朱军举了一个例子，一块64度电魔方电池，其寿命是12年100万公里，循环寿命衰减不超过20%。而如果采用传统立式电芯，要实现同样衰减，其寿命只能做到50多万公里，基本是一半。

还有一块77度电电池包，质保是8年66万公里，衰减不超过20%。

朱军强调，无论是哪个电池数据，都比市面上能够买到其它的车要好很多。而且，代价是通过结构方式实现的，而不是以牺牲电池能量密度和成本。

3、零热失控

无论是什么电池包，解决安全，控制热失控都是首要任务。

朱军介绍，目前竖放电芯采用强制热隔离，能够一定程度防止它快速扩散，但是除非用很足的料，否则是遏不住的。

朱军认为，电芯不能做大，一个电芯就是一度电，一度电在很短时间内把它释放出来，除非隔热非常好，否则还是会扩散，影响到另外一个相邻电芯的隔膜，这就是竖放电芯的一个极限。

为了解决躺平电芯的热扩散，魔方电池的大致思路是，上下两块电芯之间不做隔离，与相邻电芯的隔离用绝热材料，可以做厚一些。:05

除了电芯之间，在整包电芯隔绝上，使用冷却板和隔离结构，以视频电池包为例，使用了两块隔离板，三块冷却板。相较竖放电芯冷却板，躺平电芯冷却板采用立式布局。

朱军表示，通过这样的被动热扩散方法，魔方电池能够真正实现零热失控。即便是某个电芯发生热扩散，最多只会烧其中上下两块电芯，不会蔓延至其它电芯。

三、可充可换可升级的能源体系

这个概念，最广为人知的是由蔚来提出并践行，虽然几年前大家都在质疑，但现在获得了不少理解。此次上汽推出的魔方电池，也有这样类似的设计思路。

朱军表示，魔方电池包的外围设计都是一样的，包括高低压连接、冷却连接、统一吊装位置、以及固定位置等。

基于这样的相同设计预埋，意味着魔方电池包能够实现快换与互换。所谓快换，就是换电。所谓互换，比如把51度电池包换成77度电池包。

据朱军透露，上汽早几年在北京、上海推行了快换出租车，但只有一个电池包，40度电，且不支持液冷。

相较之前的快换方案，以魔方电池为核心的换电方案更为先进。

技术方面，朱军表示，魔方电池能够适配所有车型，包括跑车、轿车、MPV和SUV。除了此次MG MULAN，上汽其它品牌、其它车型也都将采用魔方电池。

推广策略方面，魔方电池可买，可租，亦可升级。

如果打通快换和互换，那么上汽将实现真正意义上的车电分离商业模式，进而构筑一个能源生态。

比如，如果用户车子电池坏了，可以换（买）一个新电池；如果用户车子坏了，电池是好的，可以拿去卖。

朱军透露，上汽近几年在跟有影响力的能源公司洽谈合作，希望为此构建一个新的商业模式，以及生态链，也许很快对外公布。

朱军还说，由于魔方电池除了电池厚度不一样，其它都一样，这意味着产业链上各个环节都能得到高效的运转，产业链全部打通。尤其在电池材料价格暴涨的当下，魔方电池的梯次利用和回收有巨大意义。

朱军强调，上汽魔方电池是真正适合所有车型使用的平台化解决方案。

四、首款产品——MG MULAN

除了公布魔方电池，上汽乘用车MG品牌此次还发布了“全球纯电超能跨界车”MG MULAN。

MG MULAN基于上汽星云纯电专属系统化平台、以全球标准打造，搭载“超薄纯平”魔方电池，创新采用LBS躺式电芯、CTP技术，以及超级电驱动系统的首次搭载。

MG MULAN的魔方电池包有三个容量，分别是51度、64度和77度，三块电池包都是110mm厚度尺寸，材料方面有磷酸铁锂和三元锂，其中三元锂电池能量密度达到180Wh/kg。

性能参数方面，MG MULAN能够实现3.8秒破百，在电动车加速榜排名第五，也是同级加速最快的车型。另外，还拥有5.3米的转弯半径，50:50的前后轴荷比，490mm的超低质心高度。

MG表示，MG MULAN的定价将会在20万元以下，并在中欧市场同步上市。

作为中国品牌出海先锋，MG品牌连续3年蝉联“中国单一品牌海外销量冠军”，成功进入80多个国家和地区，在全球18个国家跻身当地单一品牌销量前十。

为了出口全球，MG MULAN引入了全球最严苛环保标准，满足世界造车体系中标准最严、门槛最高的REACH、E-MARK等严苛欧标。

上汽数据业务部副总经理、乘用车公司首席数字官（CDO）兼MG品牌CEO张亮表示，“对于MG MULAN的定位，我们希望它在全球范围之内，能像大众高尔夫一样，是一款在全球足够有影响力的车。”

朱军则说，MG MULAN的对标车型除了大众高尔夫，还有在江湖传闻已久、但尚未推出的特斯拉“Model 2”。