再也不怕电池起火,广汽埃安发布弹匣电池系统安全技术

  • 发表于: 2021/03/10 21:52:31 来源:车云网

​重新定义三元锂电池安全标准,攻克行业难题。

当前,全球汽车产业电动化的趋势已不可逆,电动车的市场占有率在近些年持续快速增长。但随着纯电动车越来越多地走入我们的家门,我们也见到许多电动车电池起火自燃的案例,也让电池安全成为了越来越重要的讨论话题。

电池安全问题不仅是消费者购买电动车考虑的重要因素,更是关乎新能源汽车产业健康可持续发展的核心基石。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”),行业首次实现了三元锂电池整包针刺不起火,攻克了公认的行业难题,重新定义三元锂电池安全标准。

攻克三元锂电池安全难题,由电芯打造“不起火”

目前,我们在电动车上常见的电池种类主要分为磷酸铁锂电池和三元锂电池,这也是全球电动车行业的两大主流电池技术路线。磷酸铁锂电池因为寿命长、成本低、稳定安全,在中低续航车型中得到广泛的应用;而三元锂电池因为能量密度高、整车电耗低、充放电效率高,更多地在中高续航车型中应用。

根据当前市场实际使用情况来看,磷酸铁锂电池、三元锂电池两种技术路线,在未来很长一段时间内仍将并行发展。相比之下,三元锂电池的安全仍然存在很大的提升空间,行业内也一直在攻克电池安全技术的难题。其中尤其是碰撞起火是电池安全中最重要、最难攻克的一座堡垒,提升电池整包的安全性能已成为行业的主流趋势。

导致电池起火的原因有很多,常见的多由于电芯出现内短路,导致温度升高、电芯内部反应产热最终出现热失控,随后蔓延到整个电池包所致。电芯安全解决的是电池本质安全,而整包安全是以系统思维解决从电芯、模组到系统的全方位安全,相比电芯安全更为重要,也更难实现。

广汽埃安的解决方案就是弹夹电池,一个专门提升动力电池安全性的系统性技术。它不是纯粹的结构优化,也不是简单的增加隔热,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,同时也是一个软硬件一体化、具备超高防御能力的智能安全技术。

四大核心技术,重新定义安全标杆

基于“防止电芯内短路,短路后防止热失控,以及热失控后防止热蔓延”的设计思路,弹匣电池采用类似安全舱的设计,可有效阻隔热失控电芯的蔓延、当侦测到电芯电压或温度等出现异常时,自动启动电池速冷降温系统为电池降温。

具体来讲:

一、超高耐热稳定的电芯。电芯通过正极材料的纳米级包覆及掺杂技术的应用,能有效提升热稳定性,防止热失控;电解液新型添加剂的应用实现了SEI膜的自修复,从而改善电芯寿命,降低电芯短路风险;高安全电解液,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。这些关键技术的应用,使电芯的耐热温度提升了30%。

二、超强隔热的电池安全舱。通过网状纳米孔隔热材料和耐高温上壳体,弹匣电池构筑了超强隔热的安全舱,最终实现三元锂电芯热失控不蔓延至相邻电芯。同时,电池包上壳体能耐温1400℃以上,从而有效保护电池整包。

三、极速降温的速冷系统。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,弹匣电池实现了散热面积提升40%,散热效率提升30%,有效防止热蔓延。

四、全时管控的第五代电池管理系统。通过采用车规级最新一代电池管理系统芯片,可实现每秒10次全天候数据采集,相比前代系统提升100倍,以24小时全覆盖的全时巡逻模式,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。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。

弹匣电池虽然增加了大量的安全设计,但同时在冷却系统、电芯设计、整包布置等方面进行全面优化。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。

试验结果顺利通过,技术积累雄厚

为验证弹匣电池的安全性,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带领团队,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。

试验结果显示,广汽埃安的三元锂(弹匣电池)整包在试验过程中热事故信号发出5分钟后,仅出现短暂冒烟,无起火和爆炸现象。静置48小时后,电压降至0V,温度恢复至室温。针刺后只有被刺电芯模块热失控,没有蔓延到其他电芯。打开电池整包,观察内部结构完好。这是行业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。

广汽埃安之所以能在电池安全领域实现突破,主要源自广汽在电动化技术方面长期的资源投入和技术积累。早在2011年,广汽就开始了电动化技术的研究应用,并推出了国内首款中重度混合动力车型。在电动化技术研究方面,广汽的研发已经超过了10年,并形成了大量的技术成果和人才储备。

而到现在的弹匣电池,它是由广汽研究院、广汽硅谷研发中心、世界顶级电芯专家领衔开发,超过600人组成的国际顶级研发团队倾力打造,其中博士超过60位,体现了广汽埃安电池安全的最高技术水平。广汽从动力电池过流保护、电池热抑制方法、电池热失控监控及预警等方面进行研究开发,包含80多项专利,发明占比超过70%。

目前,广汽已拥有业内领先的电池试验室、专业测试场和电池Pack生产车间,具备独立的电池包自主设计和生产制造能力。广汽自主研发的BMS电池管理系统经过持续迭代优化,已经升级到第五代,并应用在了弹匣电池技术上。同时,AION系列产品拥有超10万用户,每天产生超1500万公里的行驶里程,带来了海量的电池运行数据,为弹匣电池的研发提供了坚实的数据支撑。系统级的电池安全技术,已经成为广汽埃安的独特优势和强项。

通过针刺不起火的结果,广汽埃安弹匣电池系统安全技术具有里程碑的意义,特别是在以后会应用更多的三元锂电池上,将其安全性提高到了全新的高度,重新定义了三元锂电池的安全标准。从消费者的角度来讲,AION系列产品的安全性也将得到大幅提升,我们日常用车也更加放心。广汽埃安弹匣电池从今年开始将会首先在AION全系车型上陆续搭载,我们也期待弹夹电池真正装车后的效果。

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