奥迪是如何设计其迄今最密集的电动汽车电池的

新的“堆叠技术”更好地利用了每个电池单元的物理空间,从而提高了容量。
audi car body and battery being assembled in the factory
奥迪

距离前奥迪首席执行官马库斯·杜斯曼宣布,在2026年后,这家汽车制造商将只开发纯电动车型,已经过去了两年多。奥迪计划到2025年拥有超过20款纯电动车型。这家汽车制造商已经开始在这条路上投入巨资,在电气化和混合动力方面投资了约180亿欧元(约合190亿美元)。

在此过程中,奥迪正在追求优化能效的电池技术。其创新的主要重点是固态电池,固态电池使用固体电解质而不是液体。该品牌在其位于德国盖默斯海姆的电池测试中心自主设计、开发和测试电池单元和电池组件。最近,它将其电池组从卷绕式改为堆叠式结构,将电池单元整齐地堆叠起来,就像叠蛋糕一样,以增加整体容量。

更高的容量意味着更长的续航里程。更长的续航里程使这些车辆在竞争激烈、蓬勃发展的市场中更具吸引力。在固态电池未来某个时候的实现之前,任何优势都是宝贵的。 

下面是它的工作原理。

堆叠增加了密度,从而增加了能量

这家德国品牌以其敏捷、时尚的车辆而闻名,这些车辆在性能和操控方面一直获得高分。作为大众集团的一部分,与保时捷甚至兰博基尼同属一家公司,奥迪身处优秀的企业行列。奥迪(以及集团内的其他品牌)已经提高了其电动汽车目标,寻求超越竞争对手的最佳途径,而电池堆叠是最新进展的标志。

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奥迪向《PopSci》解释说,在Q8 e-tron等新款电动汽车中,锂离子电池的电极是薄箔,传统上被卷绕成称为“果冻卷”的结构。这些果冻卷可以是圆柱形电池的圆形,也可以是方形电池的扁平形。在方形电池中,由于圆边,内部空间的利用率受到限制。

通过将单个电极片堆叠成更大的块,可以更好地利用电池的内部空间,从而增加电池的容量。这使得奥迪的电动汽车能够更好地利用每个电池单元的物理空间,而不是像以前的卷绕技术那样。

可以这样想象:在卷绕中,电池材料围绕着一个卷轴缠绕,然后被挤压成一个矩形外壳。在堆叠过程中,电极层叠加在一起,完全填充矩形空间,使电池拥有约20%的活性材料,从而增加了容量。将更多的电子塞进空间就等于整体续航里程的提高。总共有12个电池单元构成一个模块,36个模块构成一个电池系统,由立方体形状的铝制外壳保护。

对于Q8 e-tron SUV和Sportback,奥迪工程师创造了一个电池组,其总容量比2023年车型增加了约20千瓦时。现在,电池的容量为114千瓦时,而不是以前电池技术的95千瓦时。令人难以置信的是,它占用的空间与旧电池组相同。因此,2024年Q8 e-tron的车主可以获得30%的续航里程。配备Ultra套件的Q8 Sportback S-Line e-tron的续航里程超过300英里。即使是标准的Q8 e-tron SUV,续航里程也达到285英里(Sportback为296英里),非常接近。

2023年车型的标准SUV的EPA估算续航里程为222英里,Sportback车型为218英里。对于2024年款Q8 e-tron,EPA估计SUV车型为285英里,Sportback车型为296英里。可选的Ultra套件仅适用于Sportback车型,配备了更小的轮毂和轮胎组合,以及低滚动阻力的橡胶和重新调校的悬架,使其具有较低的行驶高度以提高效率,这种配置可实现300英里的EPA估算续航里程。

堆叠的优缺点 

奥迪表示,与大多数新技术一样,堆叠技术也有需要考虑的优点和缺点。这种新堆叠方法的优点是可以在锂离子电池中集成更多的活性材料,从而带来更大的容量、能量和功率。缺点是生产过程较慢,导致成本更高。

最终,奥迪选择优先考虑优点而非缺点,一位品牌代表向《PopSci》透露。

奥迪的电池技术人员有两个目标:将尽可能多的能量注入堆叠体中,同时仍能尽快充电。然而,与以前密度较低的电池相比,更高的密度需要更长的充电时间。最新的成就还伴随着改进的电池化学成分,奥迪表示其充电曲线更好,可以长时间保持更高的充电速率。

在其盖默斯海姆的电池测试基地,奥迪还设有一个原型电池的建造工厂。在这里,员工从头开始建造高压电池,直至预系列生产。下一代的目标将是进一步集成电池单元到电池组中,减少开销,优化电池设计,并利用最新的电池技术提高整车的效率。

 

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Kristin Shaw

特约撰稿人

Kristin Shaw自2022年起为Popular Science撰写汽车相关文章。在成为一名专注于汽车的记者之前,她在电信、科技和航空领域积累了丰富的经验。


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