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      三元鋰竟能過針刺測試 廣汽埃安發布彈匣電池技術

      發布時間:2021-03-12 14:25:30   來源:網易汽車    瀏覽次數:

      如果你要問新能源車主最焦慮的是什么?多數人的答案是續航里程和充電體驗。如果換個問法,新能源車主最擔心或者最怕什么?多數人的答案一定是電池安全!


      伴隨技術的進步,近兩年電動汽車的續航里程和充電基礎設施有了大幅度的提升,很多車主對里程和充電的焦慮逐漸弱化。但時不時自燃的車輛,讓大家對電池安全仍然擔驚受怕。面對用戶的切實痛點,新能源車企和電池企業也在不斷提升技術研發能力,力求推出更安全的電池。


      3月10日,廣汽埃安發布新一代動力電池安全技術-彈匣電池,在行業首次實現了三元鋰電池整包針刺不起火,攻克了三元針刺這個行業難題,重新定義了電池安全標準。



      為驗證彈匣電池的安全性,中國汽車技術研究中心首席專家、國家電池安全標準起草人之一劉仕強博士帶領團隊,對搭載了彈匣電池系統安全技術的三元鋰電池整包進行了針刺熱擴散試驗。



      試驗結果顯示,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出5分鐘后,僅出現短暫冒煙(1分鐘),無起火和爆炸現象。靜置48小時后,電壓降至0V,溫度恢復至室溫。



      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,觀察內部結構完好。這是行業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。




      攻克三元鋰電池安全難題


      眾所周知,新能源乘用車市場,磷酸鐵鋰和三元鋰電池是兩大主流技術路線。


      磷酸鐵鋰電池因為相對安全,壽命更長,成本更低,因此在中低續航車型中得到廣泛應用。而三元鋰電池因為能量密度高、冬季低溫電耗表現好,主要在中高續航車型中應用。


      長遠看,磷酸鐵鋰和三元鋰電池兩種技術路線,在未來很長一段時間內仍將并行發展。


      磷酸鐵鋰電池的安全性大家已相對認可,但三元鋰電池的安全目前仍然是行業公認的痛點和難點,特別是三元鋰電池通過針刺測試更是挑戰巨大。


      為此,去年動力電池新國標還取消了電池單體針刺實驗。


      針刺測試的核心目的是為了模擬電池受到異物貫穿,電池發生內短路的情景。當然實際用車過程中出現這個場景的概率并不高。但針刺測試可以從某種角度驗證內短路后電池的安全性。


      雖然新國標不再提及單體針刺,但增加了電池系統熱擴散試驗,要求電池單體發生熱失控后,電池系統在5分鐘內不起火不爆炸,為乘員預留安全逃生時間。這條思路很明顯將電池研發測試的思路調整為整車系統層面。


      因此,近幾年國內頭部的新能源車企和產業鏈相關企業,也都在開展電池安全技術的課題攻關,而“不起火”電池技術則是電池安全最重要,也是最難攻克的一座堡壘。


      了解動力電池熱失控原理的都清楚,當前電池自燃多由于電芯出現內短路,導致溫度升高、電芯內部反應產熱最終出現熱失控,隨后蔓延到整個電池包所致。


      電芯安全解決的是電池本質安全,而整包安全是以系統思維解決從電芯、模組到系統的全方位安全,相比電芯安全更為重要,也更難實現。


      對車企而言,提升電池整包的安全性能已成為行業的主流趨勢,畢竟消費者購買和使用的是整車,而非單個電芯或模組。



      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?


      這么說吧,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性技術,它不是純粹的結構優化,也不是簡單的增加隔熱。


      彈匣電池的設計思路是,防止電芯內短路,短路后防止熱失控,以及熱失控后防止熱蔓延。


      為此,其采用類似安全艙的設計,可有效阻隔熱失控電芯的蔓延、當偵測到電芯電壓或溫度等出現異常時,自動啟動電池速冷降溫系統為電池降溫。



      具體而言,彈匣電池有四大核心技術:


      一、超高耐熱穩定的電芯


      彈匣電池的電芯通過正極材料的納米級包覆及摻雜技術的應用,提升熱穩定性。


      電解液中,通過新型添加劑實現了SEI膜的自修復能力,從而改善電芯壽命,降低電芯短路風險。




      此外,通過另一種特殊電解液添加劑,電池在加熱至120℃以上時,可以在活性材料表面自發聚合形成高阻抗特性聚合物膜,大幅降低熱失控反應產熱。


      這些關鍵技術的應用,使電芯的耐熱溫度提升了30%。


      二、超強隔熱的電池安全艙


      除了電芯單體外,物理防護層面,彈匣電池通過網狀納米孔隔熱材料和耐高溫上殼體,構筑了超強隔熱的安全艙,最終實現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,從而有效保護電池整包。




      三、極速降溫的速冷系統


      通過全貼合液冷系統、高速散熱通道、高精準的導熱路徑的設計,彈匣電池實現了散熱面積提升40%,散熱效率提升30%,有效防止熱蔓延。




      四、全時管控的第五代電池管理系統


      彈匣電池通過采用車規級最新一代電池管理系統芯片,可實現每秒10次全天候數據采集,相比前代系統提升100倍,以24小時全覆蓋的全時巡邏模式,對電池狀態進行監測。發現異常時,立即啟動電池速冷系統為電池降溫。




      最關鍵:沒有犧牲續航和提升成本


      上面說了那么多,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能量密度呢?畢竟安全、續航和低成本消費者都想要。


      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計,但同時在冷卻系統、電芯設計、整包布置等方面進行全面優化。

      搭載彈匣電池系統安全技術的電池包,其能量密度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%,成本下降了10%。


      因此,彈匣電池系統安全技術是在沒有犧牲續航和提高成本的基礎上,實現了高安全、長續航、低成本。


      長期研發投入和積累不是口號


      以上這些成績只是廣汽埃安長期研發投入和技術積累的必然。


      早在2011年,廣汽就開始了電動化技術的研究應用,并推出了國內首款中重度混合動力車型。在電動化技術研究方面,廣汽的研發已經超過了10年,并形成了大量的技術成果和人才儲備。


      此次發布的彈匣電池,由廣汽研究院、廣汽硅谷研發中心、世界頂級電芯專家領銜開發,超過600人組成的國際頂級研發團隊傾力打造,其中博士超過60位,體現了廣汽埃安電池安全的最高技術水平。



      廣汽從動力電池過流保護、電池熱抑制方法、電池熱失控監控及預警等方面進行研究開發,形成了國際領先的專利群,包含80多項專利,發明占比超過70%。為新能源汽車產業健康可持續發展提供了廣汽埃安的解決方案。



      目前,廣汽已擁有業內領先的電池試驗室、專業測試場和電池Pack生產車間,具備獨立的電池包自主設計和生產制造能力。廣汽自主研發的BMS電池管理系統經過持續迭代優化,已經升級到第五代,并應用在了彈匣電池技術上。


      同時,AION系列產品擁有超10萬用戶,每天產生超1500萬公里的行駛里程,帶來了海量的電池運行數據,為彈匣電池的研發提供了堅實的數據支撐。系統級的電池安全技術,已經成為廣汽埃安的獨特優勢和強項。


      用戶更關心的裝車時間上,廣汽埃安表示,彈匣電池今年開始將會在AION全系車型上陸續搭載。


      廣汽埃安彈匣電池系統安全技術的發布具有里程碑的意義,標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準,對全球新能源汽車產業的發展具有重要的意義。廣汽埃安再次以世界級的創新科技,為客戶帶來了“先人一步的科技享受”。


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