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三元鋰電池也能針刺“不起火”彈匣電池有啥黑科技2021-03-12 08:32

據(jù)國家新能源大數(shù)據(jù)中心調(diào)查顯示,消費(fèi)者對于電動車技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)注,電池安全以46%關(guān)注度高居榜首,可見沒有安全這個基石托底,其它諸如節(jié)能、平順、靜音等優(yōu)勢都將大打折扣。

前兩天,廣汽埃安發(fā)布新一代動力電池安全技術(shù)——彈匣電池系統(tǒng)安全技術(shù)(簡稱“彈匣電池”),行業(yè)首次實現(xiàn)了三元鋰電池整包針刺不起火,攻克了公認(rèn)的行業(yè)難題,重新定義三元鋰電池安全標(biāo)準(zhǔn)。
三元鋰電池也能針刺“不起火”彈匣電池有啥黑科技
打造“不起火”的電池系統(tǒng)安全技術(shù)

目前,磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池是全球電動車行業(yè)的兩大主流電池技術(shù)路線。磷酸鐵鋰電池因為壽命更長、成本更低,在中低續(xù)航車型中得到廣泛的應(yīng)用;而三元鋰電池因為能量密度高、整車電耗低,主要在中高續(xù)航車型中應(yīng)用。根據(jù)當(dāng)前市場實際使用情況來看,磷酸鐵鋰電池、三元鋰電池兩種技術(shù)路線,在未來很長一段時間內(nèi)仍將并行發(fā)展。

磷酸鐵鋰電池的安全性大家已相對認(rèn)可,但三元鋰電池的安全目前仍然是行業(yè)公認(rèn)的痛點(diǎn)和難點(diǎn)。新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)企業(yè)也都在開展電池安全技術(shù)的課題攻關(guān),而“不起火”電池技術(shù)則是電池安全最重要、也是最難攻克的一座堡壘。
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為驗證彈匣電池的安全性,中國汽車技術(shù)研究中心首席專家、國家電池安全標(biāo)準(zhǔn)起草人之一劉仕強(qiáng)博士帶領(lǐng)團(tuán)隊,對搭載了彈匣電池系統(tǒng)安全技術(shù)的三元鋰電池整包進(jìn)行了針刺熱擴(kuò)散試驗。試驗結(jié)果顯示,廣汽埃安的三元鋰(彈匣電池)整包在試驗過程中熱事故信號發(fā)出5分鐘后,僅出現(xiàn)短暫冒煙,無起火和爆炸現(xiàn)象。靜置48小時后,電壓降至0V,溫度恢復(fù)至室溫。針刺后只有被刺電芯模塊熱失控,沒有蔓延到其他電芯。打開電池整包,觀察內(nèi)部結(jié)構(gòu)完好。這是行業(yè)首次通過三元鋰電池整包針刺不起火試驗,三元鋰電池安全性取得了歷史性的突破。
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樹立電池系統(tǒng)安全新標(biāo)桿

如今,電動車行業(yè)對于整車安全的共識已由單體安全轉(zhuǎn)向系統(tǒng)安全,提升電池整包的安全性能已成為行業(yè)的主流趨勢。

當(dāng)前電池自燃多由于電芯出現(xiàn)內(nèi)短路,導(dǎo)致溫度升高、電芯內(nèi)部反應(yīng)產(chǎn)熱最終出現(xiàn)熱失控,隨后蔓延到整個電池包所致。電芯安全解決的是電池本質(zhì)安全,而整包安全是以系統(tǒng)思維解決從電芯、模組到系統(tǒng)的全方位安全,相比電芯安全更為重要,也更難實現(xiàn)。

廣汽埃安的彈匣電池,是一個專門提升動力電池安全性的系統(tǒng)性技術(shù),它不是純粹的結(jié)構(gòu)優(yōu)化,也不是簡單的增加隔熱,而是從電芯本征安全提升、到被動安全強(qiáng)化、再到軟件主動防控的一整套安全技術(shù),同時也是一個軟硬件一體化、具備超高防御能力的智能安全技術(shù)。
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基于“防止電芯內(nèi)短路,短路后防止熱失控,以及熱失控后防止熱蔓延”的設(shè)計思路,彈匣電池采用類似安全艙的設(shè)計,可有效阻隔熱失控電芯的蔓延、當(dāng)偵測到電芯電壓或溫度等出現(xiàn)異常時,自動啟動電池速冷降溫系統(tǒng)為電池降溫。

彈匣電池具備四大核心技術(shù):

一、超高耐熱穩(wěn)定的電芯

電芯通過正極材料的納米級包覆及摻雜技術(shù)的應(yīng)用,能有效提升熱穩(wěn)定性,防止熱失控;電解液新型添加劑的應(yīng)用實現(xiàn)了SEI膜的自修復(fù),從而改善電芯壽命,降低電芯短路風(fēng)險;高安全電解液,通過特殊電解液添加劑,在加熱至120℃以上時,在活性材料表面自發(fā)聚合形成高阻抗特性聚合物膜,大幅降低熱失控反應(yīng)產(chǎn)熱。這些關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用,使電芯的耐熱溫度提升了30%。
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二、超強(qiáng)隔熱的電池安全艙

通過網(wǎng)狀納米孔隔熱材料和耐高溫上殼體,彈匣電池構(gòu)筑了超強(qiáng)隔熱的安全艙,最終實現(xiàn)三元鋰電芯熱失控不蔓延至相鄰電芯。同時,電池包上殼體能耐溫1400℃以上,從而有效保護(hù)電池整包。
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三、極速降溫的速冷系統(tǒng)

通過全貼合液冷系統(tǒng)、高速散熱通道、高精準(zhǔn)的導(dǎo)熱路徑的設(shè)計,彈匣電池實現(xiàn)了散熱面積提升40%,散熱效率提升30%,有效防止熱蔓延。
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四、全時管控的第五代電池管理系統(tǒng)

通過采用車規(guī)級最新一代電池管理系統(tǒng)芯片,可實現(xiàn)每秒10次全天候數(shù)據(jù)采集,相比前代系統(tǒng)提升100倍,以24小時全覆蓋的全時巡邏模式,對電池狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測。發(fā)現(xiàn)異常時,立即啟動電池速冷系統(tǒng)為電池降溫。全時巡邏模式和異常自救的應(yīng)用,重新定義了三元鋰電池主動安全的標(biāo)準(zhǔn)。
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彈匣電池雖然增加了大量的安全設(shè)計,但同時在冷卻系統(tǒng)、電芯設(shè)計、整包布置等方面進(jìn)行全面優(yōu)化。搭載彈匣電池系統(tǒng)安全技術(shù)的電池包,相對于同類普通電池包,體積能量密度提升9.4%,重量能量密度提升5.7%,成本下降10%。因此,彈匣電池是在沒有犧牲續(xù)航和提高成本的基礎(chǔ)上,實現(xiàn)了高安全、長續(xù)航、低成本。

據(jù)悉,“彈匣電池”今年開始將會在AION全系車型上陸續(xù)搭載,對于消費(fèi)者來說,這無疑是值得期待的。

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