三元鋰竟能過(guò)針刺測(cè)試 廣汽埃安發(fā)布彈匣電池技術(shù)
日期：2024-10-16 12:28:01 作者：宏力精密鋼管 閱讀數(shù)：616網(wǎng)易汽車(chē)3月10日?qǐng)?bào)道 如果你要問(wèn)新能源車(chē)主最焦慮的是什么?多數(shù)人的答案是續(xù)航里程和充電體驗(yàn)。如果換個(gè)問(wèn)法，新能源車(chē)主最擔(dān)心或者最怕什么?多數(shù)人的答案一定是電池安全!
伴隨技術(shù)的進(jìn)步，近兩年電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)航里程和充電基礎(chǔ)設(shè)施有了大幅度的提升，很多車(chē)主對(duì)里程和充電的焦慮逐漸弱化。但時(shí)不時(shí)自燃的車(chē)輛，讓大家對(duì)電池安全仍然擔(dān)驚受怕。面對(duì)用戶(hù)的切實(shí)痛點(diǎn)，新能源車(chē)企和電池企業(yè)也在不斷提升技術(shù)研發(fā)能力，力求推出更安全的電池。
3月10日，廣汽埃安發(fā)布新一代動(dòng)力電池安全技術(shù)-彈匣電池，在行業(yè)首次實(shí)現(xiàn)了三元鋰電池整包針刺不起火，攻克了三元針刺這個(gè)行業(yè)難題，重新定義了電池安全標(biāo)準(zhǔn)。
為驗(yàn)證彈匣電池的安全性，中國(guó)汽車(chē)技術(shù)研究中心首席專(zhuān)家、國(guó)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(duì)，對(duì)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(yàn)。
試驗(yàn)結(jié)果顯示，廣汽埃安的三元鋰(彈匣電池)整包在試驗(yàn)過(guò)程中熱事故信號(hào)發(fā)出5分鐘后，僅出現(xiàn)短暫冒煙(1分鐘)，無(wú)起火和爆炸現(xiàn)象。靜置48小時(shí)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(méi)有蔓延到其他電芯。打開(kāi)電池整包，觀察內(nèi)部結(jié)構(gòu)完好。這是行業(yè)首次通過(guò)三元鋰電池整包針刺不起火試驗(yàn)，三元鋰電池安全性取得了歷史性的突破。
攻克三元鋰電池安全難題
眾所周知，新能源乘用車(chē)市場(chǎng)，磷酸鐵鋰和三元鋰電池是兩大主流技術(shù)路線。
磷酸鐵鋰電池因?yàn)橄鄬?duì)安全，壽命更長(zhǎng)，成本更低，因此在中低續(xù)航車(chē)型中得到廣泛應(yīng)用。而三元鋰電池因?yàn)槟芰棵芏雀?、冬季低溫電耗表現(xiàn)好，主要在中高續(xù)航車(chē)型中應(yīng)用。
長(zhǎng)遠(yuǎn)看，磷酸鐵鋰和三元鋰電池兩種技術(shù)路線，在未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)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(duì)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)，特別是三元鋰電池通過(guò)針刺測(cè)試更是挑戰(zhàn)巨大。
為此，去年動(dòng)力電池新國(guó)標(biāo)還取消了電池單體針刺實(shí)驗(yàn)。
針刺測(cè)試的核心目的是為了模擬電池受到異物貫穿，電池發(fā)生內(nèi)短路的情景。當(dāng)然實(shí)際用車(chē)過(guò)程中出現(xiàn)這個(gè)場(chǎng)景的概率并不高。但針刺測(cè)試可以從某種角度驗(yàn)證內(nèi)短路后電池的安全性。
雖然新國(guó)標(biāo)不再提及單體針刺，但增加了電池系統(tǒng)熱擴(kuò)散試驗(yàn)，要求電池單體發(fā)生熱失控后，電池系統(tǒng)在5分鐘內(nèi)不起火不爆炸，為乘員預(yù)留安全逃生時(shí)間。這條思路很明顯將電池研發(fā)測(cè)試的思路調(diào)整為整車(chē)系統(tǒng)層面。
因此，近幾年國(guó)內(nèi)頭部的新能源車(chē)企和產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)企業(yè)，也都在開(kāi)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。
了解動(dòng)力電池?zé)崾Э卦淼亩记宄?，?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(gè)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(shí)現(xiàn)。
對(duì)車(chē)企而言，提升電池整包的安全性能已成為行業(yè)的主流趨勢(shì)，畢竟消費(fèi)者購(gòu)買(mǎi)和使用的是整車(chē)，而非單個(gè)電芯或模組。
廣汽埃安彈匣電池有哪些黑科技?
此次，彈匣電池的推出，給行業(yè)提供了新的解題思路。
那彈匣電池究竟有哪些黑科技呢?
這么說(shuō)吧，廣汽埃安的彈匣電池，是一個(gè)專(zhuān)門(mén)提升動(dòng)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(jiǎn)單的增加隔熱。
彈匣電池的設(shè)計(jì)思路是，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。
為此，其采用類(lèi)似安全艙的設(shè)計(jì)，可有效阻隔熱失控電芯的蔓延、當(dāng)偵測(cè)到電芯電壓或溫度等出現(xiàn)異常時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)電池速冷降溫系統(tǒng)為電池降溫。
具體而言，彈匣電池有四大核心技術(shù)：
一、超高耐熱穩(wěn)定的電芯
彈匣電池的電芯通過(guò)正極材料的納米級(jí)包覆及摻雜技術(shù)的應(yīng)用，提升熱穩(wěn)定性。
電解液中，通過(guò)新型添加劑實(shí)現(xiàn)了SEI膜的自修復(fù)能力，從而改善電芯壽命，降低電芯短路風(fēng)險(xiǎn)。
此外，通過(guò)另一種特殊電解液添加劑，電池在加熱至120℃以上時(shí)，可以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%。
二、超強(qiáng)隔熱的電池安全艙
除了電芯單體外，物理防護(hù)層面，彈匣電池通過(guò)網(wǎng)狀納米孔隔熱材料和耐高溫上殼體，構(gòu)筑了超強(qiáng)隔熱的安全艙，最終實(shí)現(xiàn)三元鋰電芯熱失控不蔓延至相鄰電芯。電池包上殼體能耐溫1400℃以上，從而有效保護(hù)電池整包。
三、極速降溫的速冷系統(tǒng)
通過(guò)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(jì)，彈匣電池實(shí)現(xiàn)了散熱面積提升40%，散熱效率提升30%，有效防止熱蔓延。
四、全時(shí)管控的第五代電池管理系統(tǒng)
彈匣電池通過(guò)采用車(chē)規(guī)級(jí)最新一代電池管理系統(tǒng)芯片，可實(shí)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(shí)全覆蓋的全時(shí)巡邏模式，對(duì)電池狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。發(fā)現(xiàn)異常時(shí)，立即啟動(dòng)電池速冷系統(tǒng)為電池降溫。
最關(guān)鍵：沒(méi)有犧牲續(xù)航和提升成本
上面說(shuō)了那么多，自然有小伙伴好奇，彈匣電池成本有多高?又如何保證電池系統(tǒng)能量密度呢?畢竟安全、續(xù)航和低成本消費(fèi)者都想要。
廣汽埃安官方信息顯示，彈匣電池雖然增加了大量的安全設(shè)計(jì)，但同時(shí)在冷卻系統(tǒng)、電芯設(shè)計(jì)、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，其能量密度相對(duì)于同類(lèi)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%，成本下降了10%。
因此，彈匣電池系統(tǒng)安全技術(shù)是在沒(méi)有犧牲續(xù)航和提高成本的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了高安全、長(zhǎng)續(xù)航、低成本。
長(zhǎng)期研發(fā)投入和積累不是口號(hào)
以上這些成績(jī)只是廣汽埃安長(zhǎng)期研發(fā)投入和技術(shù)積累的必然。
早在2011年，廣汽就開(kāi)始了電動(dòng)化技術(shù)的研究應(yīng)用，并推出了國(guó)內(nèi)首款中重度混合動(dòng)力車(chē)型。在電動(dòng)化技術(shù)研究方面，廣汽的研發(fā)已經(jīng)超過(guò)了10年，并形成了大量的技術(shù)成果和人才儲(chǔ)備。
此次發(fā)布的彈匣電池，由廣汽研究院、廣汽硅谷研發(fā)中心、世界頂級(jí)電芯專(zhuān)家領(lǐng)銜開(kāi)發(fā)，超過(guò)600人組成的國(guó)際頂級(jí)研發(fā)團(tuán)隊(duì)傾力打造，其中博士超過(guò)60位，體現(xiàn)了廣汽埃安電池安全的最高技術(shù)水平。
廣汽從動(dòng)力電池過(guò)流保護(hù)、電池?zé)嵋种品椒?、電池?zé)崾Э乇O(jiān)控及預(yù)警等方面進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)，形成了國(guó)際領(lǐng)先的專(zhuān)利群，包含80多項(xiàng)專(zhuān)利，發(fā)明占比超過(guò)70%。為新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展提供了廣汽埃安的解決方案。
目前，廣汽已擁有業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的電池試驗(yàn)室、專(zhuān)業(yè)測(cè)試場(chǎng)和電池Pack生產(chǎn)車(chē)間，具備獨(dú)立的電池包自主設(shè)計(jì)和生產(chǎn)制造能力。廣汽自主研發(fā)的BMS電池管理系統(tǒng)經(jīng)過(guò)持續(xù)迭代優(yōu)化，已經(jīng)升級(jí)到第五代，并應(yīng)用在了彈匣電池技術(shù)上
同時(shí)，AION系列產(chǎn)品擁有超10萬(wàn)用戶(hù)，每天產(chǎn)生超1500萬(wàn)公里的行駛里程，帶來(lái)了海量的電池運(yùn)行數(shù)據(jù)，為彈匣電池的研發(fā)提供了堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)支撐。系統(tǒng)級(jí)的電池安全技術(shù)，已經(jīng)成為廣汽埃安的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)和強(qiáng)項(xiàng)。
用戶(hù)更關(guān)心的裝車(chē)時(shí)間上，廣汽埃安表示，彈匣電池今年開(kāi)始將會(huì)在AION全系車(chē)型上陸續(xù)搭載。
廣汽埃安彈匣電池系統(tǒng)安全技術(shù)的發(fā)布具有里程碑的意義，標(biāo)志著電池安全上升到全新的高度，特別是在三元鋰電池安全性上取得了歷史性的突破，重新定義了三元鋰電池的安全標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)全球新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要的意義。廣汽埃安再次以世界級(jí)的創(chuàng)新科技，為客戶(hù)帶來(lái)了“先人一步的科技享受”。