广汽埃安:当针刺试验遇上“弹匣电池”

原创 文/崔力文 时间:2021-03-11 11:21

弹匣电池系统安全技术在大幅提升安全性的基础上,没有牺牲续航和提高成本。

回顾过去一年的中国新能源市场,动力电池的安全问题,一直被所有人强烈关注。

大家更多的焦点则集中在,时下主流方案中的磷酸铁锂电池与三元锂电池,谁能经受住十分严苛的“针刺试验”,并最终做到不起火、不爆炸,在安全性与稳定性上,才能被整个行业所认可。

显然,从阶段性结果来看,前者无疑占据了优势,而比亚迪踩准时间节点所推出的“刀片电池”,得益于磷酸铁锂的内核,以及封装结构上的创新,从而获得了终端用户甚至其它车企的认可。而搭载该电池的比亚迪汉,自上市以来单月销量已成功破万。

对比下来,仅从装机量层面来看,目前三元锂电池相比磷酸铁锂依然占据绝对优势,而能量密度高、综合续航能力强,也是其固有的优势。只不过,在询问过几位新能源车主后便能发现,在这些对于纯电动车已有一些认知与体验的用户心中,磷酸铁锂电池的整体安全性实则更优。

平心而论,上述认知的出现,其实对于搭载三元锂电池车企的终端推广,是稍显不利的。殊不知,北京时间3月10日晚8点,去年刚刚完成品牌独立的广汽埃安,正式发布弹匣电池系统安全技术,可以说彻底扭转了部分人的刻板映象。

活动开始,其官方也承认,目前磷酸铁锂电池和三元锂电池是全球电动车行业的两大主流电池技术路线。磷酸铁锂电池因为寿命更长、成本更低,在中低续航车型中得到广泛的应用。

三元锂电池因为能量密度高、整车电耗低,主要在中高续航车型中应用。根据当前市场实际使用情况来看,磷酸铁锂电池、三元锂电池两种技术路线,在未来很长一段时间内仍将并行发展。

而相比前者,三元锂电池的安全目前仍然是行业公认的痛点和难点。新能源汽车产业链相关企业也都在开展电池安全技术的课题攻关,“不起火”电池技术则是电池安全最重要、也是最难攻克的一座堡垒。

为验证弹匣电池的安全性,中国汽车技术研究中心首席专家、国家电池安全标准起草人之一刘仕强博士带领团队,对搭载了弹匣电池系统安全技术的三元锂电池整包进行了针刺热扩散试验。

试验结果显示,广汽埃安的三元锂(弹匣电池)整包在试验过程中热事故信号发出5分钟后,仅出现短暂冒烟,无起火和爆炸现象。静置48小时后,电压降至0V,温度恢复至室温。针刺后只有被刺电芯模块热失控,没有蔓延到其他电芯。打开电池整包,观察内部结构完好。

据悉,这也是行业首次通过三元锂电池整包针刺不起火试验,具有较大的意义。看到这里,或许会有人问,究竟何为“弹匣电池”?简单来说,就是一个从电芯本征安全提升、整包被动安全强化、再到主动安全防控的一整套安全技术。

那么,“弹匣电池”实现了哪些重大突破?总体来看,当前电池自燃多由于电芯出现内短路,导致温度升高、电芯内部反应产热最终出现热失控,随后蔓延到整个电池包所致。弹匣电池通过提升电芯自身热稳定性、电芯之间的隔热性、电芯的散热性能以及对电池进行全天候监控解决电池自燃的问题。

弹匣电池采用了类似弹匣安全舱的设计,有效阻隔热失控电芯的蔓延、当侦测到电芯电压或温度等出现异常时,自动启动电池速冷系统为电池降温。搭载“弹匣电池”技术的三元锂电池系统,针刺后只有被刺电芯模块热失控而不会蔓延至其他电芯模块,从而实现三元锂电池系统针刺不起火。

换言之,从具体资料中可知,弹匣电池具备4大核心技术,即高耐热稳定的电芯、强隔热的电池安全舱、快速降温的速冷系统、全时管控的第五代电池管理系统。而这些就可保障,三元锂电池某一单体在遇到穿刺温度急剧升高后,温度得以降低,并与其它单体所隔绝,最终避免起火现象的发生。

拆解4大核心技术后发现,高耐热稳定的电芯之所以能够落地,则是其电芯通过正极材料的纳米级包覆及掺杂技术的应用,能有效提升热稳定性,防止热失控;电解液新型添加剂的应用实现了SEI膜的自修复,从而改善电芯寿命,降低电芯短路风险。

高安全电解液,通过特殊电解液添加剂,在加热至120℃以上时,在活性材料表面自发聚合形成高阻抗特性聚合物膜,大幅降低热失控反应产热。这些关键技术的应用,使电芯的耐热温度提升了30%。

隔热的电池安全舱,则通过网状纳米孔隔热材料和耐高温上壳体,弹匣电池构筑了超强隔热的安全舱,最终实现三元锂电芯热失控不蔓延至相邻电芯,同时,电池包上壳体能耐温1400℃以上,从而有效保护电池整包。极速降温的速冷系统,通过全贴合液冷系统、散热通道、导热路径的设计,弹匣电池实现了散热面积提升40%,散热效率提升30%。

此外,弹匣电池通过采用车规级最新一代电池管理系统芯片,可实现每秒10次全天候数据采集,相比前代系统提升100倍,并实现24小时巡逻模式,对电池状态进行监测。

而在活动的最后,有媒体向广汽埃安相关工程师提问,“弹匣电池超高安全性是否牺牲了续航和成本?”从他的回答来看,弹匣电池虽然增加了大量的安全设计,但同时在冷却系统、电芯设计、整包布置等方面进行全面优化。

搭载弹匣电池系统安全技术的电池包,其能量密度相对于同类普通电池包体积能量密度提升9.4%,重量能量密度提升5.7%,成本下降了10%。因此,弹匣电池系统安全技术没有牺牲续航和提高成本。根据规划,该电池接下来也将应用在所有广汽埃安的车型当中,打消用户层面关于安全性的疑虑。

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