QuantumScape 的固态锂金属电池技术旨在为电动汽车性能提供颠覆性改进。然而，锂金属带来了一些独特的挑战，需要电池架构的创新来解决。我们应对这些挑战的答案是一种新的单元格式，即 FlexFrame。
FlexFrame 是传统软包单元和棱柱形单元的结合体，旨在通过优雅简洁的设计实现技术上的阶跃式改进。
QSE-5 模型
运作方式
FlexFrame 架构有两个基本特征：一个是包裹单元堆栈边缘的框架，另一个是聚合物层压板的柔性外层，类似于传统的软包单元材料。
制造时，电池是无阳极的，电池堆处于最收缩的位置，电池的表面位于框架下方约一毫米处。当电池电荷和每层的阳极都镀有纯锂金属时，电池表面与软包装材料一起被推出。充满电后，电池的表面设计为几乎完全与框架齐平。
除了适应膨胀和收缩外，FlexFrame 还设计为允许细胞同时：
- 在快速充电过程中散发多余热量
- 在有或没有外部施加压力的情况下工作
- 实现大批量生产和包装集成
- 提供良好的封装效率，以实现我们的电池级能量密度目标
温度
所有电池在运行过程中都会产生一定量的热量，较高的功率速率通常会导致更多的热量。这意味着，为了使车辆能够快速加速和快速充电，您需要一个电池管理系统，该系统可以快速将热量从单个电池单元中排出，使其保持在最佳工作温度。在这种情况下，高性能电池不仅需要良好的基础化学，还需要智能电池设计，以实现良好的热性能。
传统的电池设计都或多或少以相同的方式管理热量：当电池在运行过程中加热时，热能必须从电池层移动到外壳，然后由电池组冷却系统将其抽走。然而，锂金属电池形式必须膨胀和收缩，并且很难设计出一种机制，例如弹簧或泡沫，既可以灵活移动，又可以从电池表面有效地传导热量。
为了应对这一挑战，FlexFrame 设计将这些任务一分为二。虽然电池的外表面可以根据需要膨胀和收缩，但产生的热量可以直接从各个电池层传递到外部框架，然后可以从背面或侧面冷却。我们目前正在与合作伙伴合作，开发和验证采用我们的 FlexFrame 单元设计的热管理系统。
压力
FlexFrame 设计用于在有或没有外部压力的情况下工作。如果需要，可以对电池的外表面施加压力，并且由于热量可以传递到框架的侧面，因此可以在冷却电池的同时向外部施加压力。然而，我们已经展示了来自单层电池的数据，这些数据表明我们的锂金属平台可以在零外部施加压力的情况下提供较长的循环寿命，而 FlexFrame 也旨在能够在这些条件下运行。
制造和包装集成
作为传统棱柱形和软包设计的混合体，FlexFrame 使我们能够利用电池行业已经使用的工具和材料。外部聚合物层压材料与传统锂离子软包电池中的材料相似，框架使电池具有良好的机械稳定性，这是传统软包电池在模块级别提供的。在组装电池时，我们可以使用传统的堆叠和密封技术，这将有助于大批量生产。与圆柱形电池不同，FlexFrame 电池可以以最小的体积整齐地相邻安装，从而相对于圆柱形电池形式提高整体电池组能量密度。
能量密度
正如在之前的博客中所讨论的，细胞水平的能量密度不仅仅是化学;包装也起着重要作用。任何电池形式的一个目标是最大限度地减少非活性材料（如电池外壳）占用的自重量和浪费体积，并最大限度地提高电池活性材料的比例，即电池中实际储存能量的部分。优化这种封装效率是实现高电池级能量密度的关键。
FlexFrame 在设计时就考虑到了这一重要因素。由于轻质软包电池材料和薄型框架为电池增加了最小的开销，我们预计我们的新电池形式能够在我们计划的 5 安培小时电池 QSE-5 中提供超过 800 Wh/L 的能量密度，在更高容量的设计中具有很大的改进空间。
QuantumScape灵活的方法
QuantumScape相信固态锂金属电池是电动交通的未来，而 FlexFrame 架构代表了公司对未来的愿景。首先，它解决了锂金属膨胀的独特挑战，这是任何锂金属系统都必须解决的。此外， QuantumScape相信其优雅的设计能够在模块级实现良好的热性能和高效的封装，同时允许高电池级能量密度。重要的是，它旨在允许使用类似于当今电池行业大规模使用的材料和工艺进行快速大规模制造。
在 QuantumScape，公司的目标一直是改造电动汽车电池，公司相信 FlexFrame 是将这项技术引入现实世界电动汽车的一步。
新能源汽车的快速发展带动了动力电池的高速增长。动力电池生产流程一般可以分为前段、中段和后段三个部分。其中，前段工序包括配料、搅拌、涂布、辊压、分切等，中段工序包括卷绕/叠片、封装、烘干、注液、封口、清洗等，后段主要为化成、分容、PACK等。材料方面主要有正负极材料，隔膜，电解液，集流体，电池包相关的结构胶，缓存，阻燃，隔热，外壳结构材料等材料。 为了更好促进行业人士交流，艾邦搭建有锂电池产业链上下游交流平台，覆盖全产业链，从主机厂，到电池包厂商，正负极材料，隔膜，铝塑膜等企业以及各个工艺过程中的设备厂商，欢迎申请加入。
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