近年來,隨著新能源汽車不斷普及,作為新能源汽車核心部件的動力電池自燃現象頻發(fā),這也造成了消費者對新能源汽車安全問題產生了嚴重顧慮。這個問題不解決,新能源汽車普及就談不上。
那新能源汽車的動力電池為何會自燃,主要是和鋰電池本身特性有關。據分析統計,起火事故的原因中主要是由于鋰電池發(fā)生內部或者外部短路后,短時間內電池釋放出大量熱量,溫度急劇升高,導致熱失控引起。尤其是近年來隨著消費者對新能源汽車續(xù)航要求的不斷增長,各車企也在不斷提高動力電池的容量,類似811三元鋰電池這種能量密度高的電池方案被采用,也造成了電池更容易發(fā)生自燃。
3月10日,廣汽埃安發(fā)布新一代動力電池安全技術——彈匣電池系統安全技術(簡稱“彈匣電池”),行業(yè)首次實現了三元鋰電池整包針刺不起火,攻克了公認的行業(yè)難題,重新定義三元鋰電池安全標準。繼石墨烯電池后,這一次廣汽埃安又讓業(yè)界大吃一驚。
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(yè)公認的痛點和難點。新能源汽車產業(yè)鏈相關企業(yè)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。
這次廣汽埃安敢用最嚴苛的針刺實驗來挑戰(zhàn)三元鋰電池,膽子可不小,誰都知道,三元鋰電池只要一發(fā)生短路,立馬就會起火燃燒,溫度會直接上升到上千度,嚴重時候還會發(fā)生爆炸。
而在試驗中可以看到,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(fā)出5分鐘后,僅出現短暫冒煙,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(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。
這次試驗由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,可信性非常高。
那廣汽埃安是如何實現這個創(chuàng)舉,彈匣電池有何特殊呢?
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(yōu)化,也不是簡單地增加隔熱,而是從電芯本征安全提升、到被動安全強化、再到軟件主動防控的一整套安全技術,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。
基于“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”的設計思路,彈匣電池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。
具體技術方面,彈匣電池一是具有超高耐熱穩(wěn)定的電芯。電芯通過正極材料的納米級包覆及摻雜技術的應用,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用實現了SEI膜的自修復,從而改善電芯壽命,降低電芯短路風險;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產熱。這些關鍵技術的應用,使電芯的耐熱溫度提升了30%。
二是采用了超強隔熱的電池安全艙。通過網狀納米孔隔熱材料和耐高溫上殼體,彈匣電池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。同時,電池包上殼體能耐溫1400℃以上,從而有效保護電池整包。
三是采用了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。
四是采用了最新的全時管控第五代電池管理系統。通過采用車規(guī)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(tài)進行監(jiān)測。發(fā)現異常時,立即啟動電池速冷系統為電池降溫。全時巡邏模式和異常自救的應用,重新定義了三元鋰電池主動安全的標準。
另外,彈匣電池不僅增加了大量的安全設計,同時也在冷卻系統、電芯設計、整包布置等方面進行全面優(yōu)化。搭載彈匣電池系統安全技術的電池包,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上,實現了高安全、長續(xù)航、低成本。
彈匣電池的誕生和廣汽埃安強大科研能力密不可分。目前,廣汽已擁有業(yè)內領先的電池試驗室、專業(yè)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。
彈匣電池由廣汽研究院、廣汽硅谷研發(fā)中心、世界頂級電芯專家領銜開發(fā),超過600人組成的國際頂級研發(fā)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(jiān)控及預警等方面進行研究開發(fā),形成了國際領先的專利群,包含80多項專利,發(fā)明占比超過70%。為新能源汽車產業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展提供了廣汽埃安的解決方案。
寫在最后:
當前,全球汽車產業(yè)電動化的趨勢已不可逆,電池安全問題不僅是消費者購買電動車考慮的重要因素,更是關乎新能源汽車產業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展的核心基石。這次廣汽埃安彈匣電池系統安全技術的發(fā)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(yè)的發(fā)展具有重要的意義。據悉“彈匣電池”今年開始將會在AION全系車型上陸續(xù)搭載,小編也很期待能看到裝機后的真實用戶反饋。