你有想過把汽車技術(shù)用武器命名嗎?廣汽埃安滿足了男人的夢(mèng)想。他們發(fā)布的彈匣電池系統(tǒng)安全技術(shù)近期引起了不小轟動(dòng),并且頗有叫板“刀片電池”的意思,行業(yè)首次實(shí)現(xiàn)三元鋰電池整包針刺不起火的考驗(yàn)。
大概是因?yàn)閺V汽埃安此前一些虛標(biāo)的黑歷史,大家對(duì)此半信半疑,這套電池安全系統(tǒng)有何玄機(jī),是應(yīng)該好好討論一番。
如果很酷的名字能讓大家對(duì)電池安全有更高關(guān)注度,未嘗不可。當(dāng)然出挑的名字必然要承受更大的質(zhì)疑,但一些網(wǎng)友攻擊命名,用上“擔(dān)心炸膛,此乃殺人武器”,大可不必。
彈匣電池和常見電池模組結(jié)構(gòu)有哪些不同?
彈匣電池的由來,是因?yàn)閷㈦娦局糜诎踩摃r(shí),型似“彈匣”。這里的安全艙,其實(shí)就是一塊模組。
大家首先會(huì)問了,何為電芯、何為模組?
業(yè)內(nèi)關(guān)注度最大,也是剛剛才正式推行的強(qiáng)制性國(guó)標(biāo)GB 38031-2020《電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池安全要求》有專業(yè)解釋,電芯是“將化學(xué)能與電能進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換的基本單元裝置”。
理解這種概念對(duì)小白還是很吃力的,你可以理解迷你四驅(qū)車用的5號(hào)電池就是一個(gè)電芯。要說明的是,電芯的形狀是沒有強(qiáng)制要求的,像廣汽埃安用的就是方形電池,它的好處是能節(jié)省空間,方便結(jié)構(gòu)布置。
所謂模組,是“將一個(gè)以上電芯按照串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)方式組合,并作為電源使用的組合體”,意思是說,幾節(jié)5號(hào)電池拼接在一起,這個(gè)電池單元就是模組了。從下圖可以看出,廣汽埃安用數(shù)十個(gè)電芯組成了一個(gè)模組。
我們知道電池包是有數(shù)個(gè)模組組成,對(duì)比下來,比亞迪的刀片電池可以說是一塊超大尺寸的電芯,因?yàn)樗侵苯庸潭ㄔ陔姵匕鼩んw上,其實(shí)沒有模組的概念了。
那它與常見的電池電芯、模組結(jié)構(gòu)有哪些不同呢?簡(jiǎn)單說,可以歸納為以下幾點(diǎn)。
1.現(xiàn)在的電池電芯有朝著扁平、長(zhǎng)直的方向發(fā)展,肥大的圓柱形電池?zé)o法做到嚴(yán)絲合縫地拼接,空間利用率不夠好,歡迎程度在下降。
2.模組結(jié)構(gòu)中,現(xiàn)在主流的思路是輕量化,電芯之間的隔熱層盡可能做薄。尚不清楚過廣汽埃安所用的網(wǎng)狀納米孔隔熱材料有多厚,如果是圖示的比例,那肯定是屬于很厚的一類了。
從介紹看,這塊隔熱材料有很好的隔熱能力,但不可避免的會(huì)增加厚度和重量。我個(gè)人認(rèn)為安全是放在第一位,當(dāng)然在適當(dāng)范圍內(nèi)將電池體積和重量加以控制是最好。
對(duì)比下來,彈匣電池的結(jié)構(gòu)布置和通用汽車使用的“三明治結(jié)構(gòu)”類似,芯與電芯之間加入泡棉進(jìn)行隔絕散熱。
不過如果真要對(duì)比高低,通用汽車使用的還要更高級(jí)一些,因?yàn)樗麄兪褂玫氖瞧瑢右豪浼夹g(shù),每?jī)蓚€(gè)電芯之間都夾有帶毛細(xì)液冷管道的導(dǎo)熱片,厚度僅為0.2毫米,而彈匣電池的冷卻系統(tǒng)是放在方形電芯的窄面,散熱面積要小很多。
夏天吹空調(diào)想要快速給身體降溫,肯定是正面對(duì)著空調(diào)口降溫快,如果側(cè)著身,與冷風(fēng)的接觸面積小了,散熱自然就沒那么快了。
總之,從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來說,彈匣電池其實(shí)沒有特別大的新意。其實(shí)“彈匣電池”的概念也不是廣汽埃安首創(chuàng),像湖北久之洋紅外系統(tǒng)股份有限公司申請(qǐng)過“一種彈匣式密封電池倉(cāng)”專利,說明2018年就有類似命名了。
其實(shí)這種命名模式還有很多,比如廣州道動(dòng)新能源有限公司在2016年申請(qǐng)過“一種彈匣式換電池系統(tǒng)”專利、蘇州麥喆思科電子有限公司在2017年申請(qǐng)過“一種電控機(jī)械驅(qū)動(dòng)彈匣式干電池自切換供電裝置”專利
彈匣電池安全防護(hù)實(shí)現(xiàn)突破?
當(dāng)然,我們也能理解這種命名噱頭居多,作用是能吸引更多人關(guān)注討論。彈匣電池最大的亮點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)三元鋰電池整包針刺不起火,這個(gè)應(yīng)該夸總沒錯(cuò)吧?
確實(shí),這個(gè)表現(xiàn)是可喜的。雖然有網(wǎng)友質(zhì)疑,稱這項(xiàng)測(cè)試按照推薦性國(guó)標(biāo)GB/T 31485-2015所規(guī)定測(cè)試的樣品是電池電芯/模組。比如此前比亞迪的刀片電池測(cè)試,就是用電芯做的測(cè)試,當(dāng)然,比亞迪的一塊電芯尺寸堪比一塊模組了。這么說,彈匣電池針刺測(cè)試和傳統(tǒng)的針刺測(cè)試結(jié)果不能完全對(duì)標(biāo)。
這么說有一定道理,但我覺得大家沒有必要糾結(jié)這一點(diǎn),其實(shí)說廣汽是針對(duì)最新的強(qiáng)制性國(guó)標(biāo)GB 38031-2020所要求的熱擴(kuò)散測(cè)試更加準(zhǔn)確。要說他們有什么成就,其實(shí)在GB38031-2020實(shí)施后,為了規(guī)避風(fēng)險(xiǎn),NCM車型選擇的熱擴(kuò)散觸發(fā)方式基本都是加熱觸發(fā),選擇針刺觸發(fā)方式廣汽是第一家。
熱失控的引發(fā)機(jī)制有兩種,針刺、加熱觸發(fā)。對(duì)電池來說,隔膜的性能指標(biāo)是影響單體電池內(nèi)部短路的重要因素。當(dāng)電池內(nèi)部有金屬異物,很容易刺破隔膜層使得正負(fù)極接觸短路。
所以我們?cè)倩氐綔y(cè)試本身,根據(jù)測(cè)試結(jié)果看,“網(wǎng)狀納米孔隔熱材料”防止了被刺的電芯將熱擴(kuò)散到相鄰電芯,它就好比一道防火墻,把火勢(shì)隔絕在一個(gè)房間內(nèi),這種隔熱設(shè)計(jì)應(yīng)該點(diǎn)贊。
電池正負(fù)極在內(nèi)部短路時(shí)被導(dǎo)通,電壓瞬間下降,電流超過正常值數(shù)倍甚至10倍以上,內(nèi)阻消耗能量產(chǎn)生的熱量,使電池溫度迅速升高,導(dǎo)致隔膜融化,短路面積擴(kuò)大,最終起火爆炸。
不過講,這時(shí)候我們?cè)僬f“針刺測(cè)試”就不太合適了,就好比阻止房間起火與房間起火不蔓延,熱擴(kuò)散測(cè)試和熱失控測(cè)試顯然是兩個(gè)不同的概念。
當(dāng)然,就電池材料技術(shù)本身,彈匣電池其實(shí)也是有可以宣傳的點(diǎn)。有消息稱,它使用的是中航鋰電的電池。
中航鋰電比較有看點(diǎn)的一款是采用NCM+LMFP復(fù)合正極材料的電池,NCM+LMFP的共混量有比較高的能量密度、較長(zhǎng)的循環(huán)和較好的穩(wěn)定性,它與純NCM或NCM+錳酸鋰相比,熱穩(wěn)定性更好,不清楚本次使用的電池是否搭載此技術(shù)。
AL頻道小結(jié)
大家發(fā)現(xiàn)了嗎?不知不覺,市場(chǎng)的風(fēng)向變了。兩三年前,關(guān)于汽車動(dòng)力電池,我們最關(guān)心的是續(xù)航里程怎么樣,不少汽車小白還因此學(xué)會(huì)了“能量密度”這個(gè)專業(yè)詞匯。
我們可以這么總結(jié)下,彈匣電池安全系統(tǒng)不是純粹的結(jié)構(gòu)優(yōu)化,也不是簡(jiǎn)單的增加隔熱,它具備超高耐熱穩(wěn)定電芯、超強(qiáng)隔熱電池安全艙、極速降溫三維速冷系統(tǒng)、全時(shí)管控第五代電池管理系統(tǒng)。
就整套系統(tǒng)的組成來說,還是很完備的,它的建設(shè)理念很符合現(xiàn)在鋰電池安全測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)要求。所以廣汽說它是“從電芯本征安全提升、到被動(dòng)安全強(qiáng)化、再到軟件主動(dòng)防控的一整套安全技術(shù)”沒有夸大,只是這名字,應(yīng)該會(huì)招來一些人吐槽兩句。
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