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广汽埃安发布弹匣电池技术 让三元锂电池起火成为历史

收藏 评论 时间:2021-03-10 21:02 作者:EV君 来源:EV世纪

说到电动汽车,消费者比较关注的就是车辆的续航和安全。最近几年随着动力电池技术不断发展,能量密度越来越高,车辆续航里程不断提升。但安全问题尤其是三元锂电池的安全问题依旧无解,不仅关乎用户切身利益,更关系到中国新能源汽车产业能否可持续发展。

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3月10日,广汽埃安发布新一代动力电池安全技术——弹匣电池系统安全技术(简称“弹匣电池”),将三元锂电池安全标准提升到了全新的高度。采用该技术的三元锂电池整包针刺不起火,在业界创造了新的安全记录。

了解电动汽车的用户都知道,目前电动汽车动力电池主要有磷酸铁锂和三元锂两种技术路线。其中,磷酸铁锂电池的安全已获得用户广泛认可,虽然在安全性和成本方面具有优势,但因为能量密度低,很难在控制车重的情况下做到低电耗和高续航,因此广泛应用于中低续航的纯电动车上。

虽然三元锂电池在能量密度上有优势,但由于材料本身的特性,安全性能不如磷酸铁锂电池。而且,能量密度越高,安全性越差。在目前行业普遍发展长续航纯电动车的情况下,三元锂电池的安全问题仍然是行业公认的痛点和难点。

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为了破解三元锂电池的安全难题,广汽埃安经过多年研发,推出了全新的“弹匣电池”技术,不仅将三元锂电池的安全性能提升到了一个新的高度,而且电池包能量密度达到主流三元锂电池的水平,成本还有小幅下降。

“弹匣电池”解密

弹匣电池是一个专门提升动力电池安全性的系统性技术,结构上采用了类似弹匣安全舱的设计,可有效阻隔热失控电芯的蔓延。但它并不是只在结构上进行优化,也不是简单的增加隔热材料,而是从电芯本征安全提升、到被动安全强化、再到软件主动防控的一整套安全技术,是一个软硬件一体化的智能安全技术。

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目前电动汽车电池自燃大多数情况下都是由于电芯出现内短路,电芯内部反应产热导致单个电芯温度迅速升高,最终出现热失控,随后蔓延到整个电池包所致。因此提高电芯安全成为“弹匣电池”最先解决的问题。

1、电芯:超高耐热稳定

在电芯技术上,广汽埃安通过对电芯正极材料的纳米级包覆及掺杂技术的应用,有效提升了电芯的热稳定性,防止热失控。电芯内电解液也添加了新型添加剂,可以实现SEI膜的自修复,从而改善电芯寿命,降低电芯内短路风险。

弹匣电池电芯中的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,使电芯的耐热温度提升了30%。

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2、电池安全舱:超强隔热

在提升了电芯安全性之后,“弹匣电池”整个电池系统的设计也非常讲究,首先通过网状纳米孔隔热材料和耐高温上壳体设计,可以让电池包内的每个电芯都拥有超强隔热的安全舱,一旦三元锂电芯热失控,安全仓设计实现了热失控三元电芯不蔓延至相邻电芯。同时,电池包上壳体能耐温1400℃以上,从而有效保护整个电池包。

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3、速冷系统:极速降温

除了从电芯自身以及电池包结构上提高安全性以外,“弹匣电池”的电池包中还设计了高效率液冷温控系统,通过全贴合液冷系统、高速散热通道、高精准的导热路径的设计,散热面积提升40%,散热效率提升30%,不仅在日常使用时能够保障电芯工作在合理温度延长电芯寿命,同时在电芯发生热失控时有效防止热蔓延。

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4、第五代电池管理系统:全时管控

安全的电池全时巡逻模式和异常自救的应用,重新定义了三元锂电池主动安全的标准。除了拥有安全的结构设计以外,还有聪明的软件加持。广汽埃安通过采用最新一代车规级电池管理系统芯片,可实现每秒10次全天候数据采集,相比前代系统提升100倍。可以24小时对电池状态进行监测,发现异常时,立即启动电池速冷系统为电池降温。

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弹匣电池在电芯、电池包结构以及软件方面进行了大量安全设计提升了电池系统安全。而且并未损失系统能量密度。据广汽埃安官方介绍,搭载弹匣电池系统安全技术的电池包,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10%。

因此,弹匣电池是在没有牺牲续航和提高成本的基础上,实现了高安全、长续航、低成本。

弹匣电池技术让动力电池起火成为历史

相信在看完了上述技术之后,你对广汽埃安弹匣电池系统安全技术已经有了比较详细的了解。不过以上都属于理论,弹匣电池的实际安全水平如何呢?

为了验证弹匣电池的安全性,广汽埃安联合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及其团队,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。

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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,电池包被刺穿后1分钟出现冒烟情况,被刺电芯热失控时最高温度为686.7℃,静置48小时后,电压降至0V,温度恢复至室温,并未出现起火和爆炸情况。

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在电池包冷却后将其拆开,电池内部结构完好,热失控电芯未发生蔓延。针刺单体电芯位置上方外壳漆皮有受热脱落,外观整体性能保持完整。这是行业内首次通过三元锂电池整包针刺不起火试验,三元锂电池安全性取得了历史性的突破。

另外,采用弹匣电池技术的磷酸铁锂电池整包针刺试验中也未发生冒烟情况,被刺电芯最高温度51.1℃,同样无起火和爆炸现象。

弹匣电池让消费者对新能源车更有信心

广汽埃安弹匣电池系统安全技术的发布除了可以让电动汽车更加安全以外,对于整个行业来说也具有里程碑意义。

首先对于电动汽车本身来说,安全的产品更容易得到消费者认可。当下很多人都了解电动汽车的优势,除了续航、安全性以外,影响电动汽车发展的还有相比燃油车较低的保值率。因此一款高安全、长续航的电动汽车,相比于竞品来说保值率也有优势。再加上弹匣电池系统安全技术的加持,将会有更多消费者认可广汽埃安的电动汽车。

对于整个新能源汽车行业来说,弹匣电池系统安全技术的发布也具有里程碑意义。它标志着电池安全上升到全新的高度,特别是在三元锂电池安全性上取得了历史性的突破,重新定义了三元锂电池的安全标准,让更多的消费者对电动汽车安全有了全新的认识,更安全的电动车也能够带动行业健康发展。

作者:EV君
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