解决电动车一大痛点 广汽埃安发布“弹匣电池”

安全测试原创

谢庆宝

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2021-03-11

对于新能源汽车来说,消费者最为关心的问题就属电池安全了,起火自燃一直困扰着人们。为此,广汽埃安发布了全新的电池安全技术,下面就让我们看看吧。

导语

最近几年,新能源发展的势头可谓是异常凶猛,不过消费者对于电动汽车自燃、起火、爆炸等问题还是十分害怕的,这些问题的源头都来源于车辆的动力源头——电池组,它的安全问题也是影响新能源产业进一步发展的重要因素。

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(下文简称“弹匣电池”),行业首次实现了三元锂电池整包针刺不起火,提升了行业内对于三元锂电池的安全标准。根据官方介绍,弹匣电池今年开始将会在AION全系车型上陆续搭载。

对于新能源领域来说,目前主流的电池技术路线还是以磷酸铁锂电池和三元锂电池为主,首先前者具备使用寿命长且成本较低的特点,而后者则是能量密度更高和电耗低的特点。在今后的一段时间里,两者都不会被淘汰掉,仍会处于并行发展。

磷酸铁锂电池是目前最安全的锂离子电池正极材料,即使在交通事故中也不会发生爆炸,在安全性方面得到了广泛认可。但三元锂电池的安全问题依然是如今新能源汽车行业中的难题。由于密度更高和电耗低的原因,业界内多数厂商还是更愿意使用三元锂电池,所以它的安全问题则会成为重点。

根据去年的统计显示,多数自然起火事件均与电池组起火问题有关,让消费者对于购买新能源汽车产生了一定程度上的顾虑。因此,电池安全技术也成为了众多车企必须攻破的一道难关,而能做到不起火更是难上加难的一道难题。

想要解决问题势必要探究原因,目前电池组自然多是由于电芯出现短路情况,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。

三元锂电池的自燃温度为200℃,如果因为出现撞击或者是其他意外情况导致电池组温度升高,那么其非常容易出现自燃情况。此外,三元锂电池是由正极材料、负极材料、隔膜和电解液四个部分组成的,由于能量密度更大,所以如果温度升高或者是遇到其他情况,也使得它非常容易产生自燃。

广汽埃安的弹匣电池,是一个专门提升动力电池安全性的系统性技术,并不是结构上进行优化,也不是为电池增加隔热,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,拥有着四大核心技术。

弹匣电池的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,防止出现热失控的情况。内部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。此外,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。以上这些技术的应用,使弹匣电池电芯的耐热温度提升了30%,起到第一层安全防护。

弹匣电池采用类似安全舱的设计,通过网状纳米孔隔热材料和耐高温上壳体,构筑起了一道超强隔热的防线,即使其中的部分三元锂电芯热失控,也不会蔓延至相邻电芯。此外,电池包上壳体能耐温1400℃以上,从而有效保护电池整包。

弹匣电池采用了全贴合液冷系统、高速散热通道、高精准的导热路径的设计,可实现散热面积提升40%,散热效率提升30%,有效防止热蔓延。

最新的电池管理系统可实现每秒10次全天候数据采集,相比前代系统提升100倍,能够24小时监测电池状态。当发现异常时,系统会立即自发启动电池速冷系统为电池降温。

弹匣电池对冷却系统、电芯设计、整包布置等方面进行了全面的优化,相较于目前同类普通的电池包,弹匣电池的体积能量密度提升了9.4%,重量能量密度提升了5.7%,而成本则下降10%。

任何安全方面的技术都要进行试验验证才能投入到市场中,弹匣电池也不例外,为验证其安全性,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。

目前热扩散试验,有针刺与加热两种方式,而其中前者是业内公认比较严苛的方式,通过将钢针刺入电池包内部,造成电池内部短路,进而促发电池热失控,可以对电池包的安全性进行实际的检验。

本次试验的标准均在国家强制性标准之上,测试中采用了最高标准的8mm直径钢针,并将电池包充至SOC 100%状态,即满电。试验中弹匣电池的电芯单体最高温度达到了686.7℃,试验所用的三元锂电池包在发出热事故信号后的5分钟后仅出现了短暂的冒烟,内部结构完好,没有发生热蔓延,并未发生起火和爆炸现象,满足了国标对电池单体发生热失控后5分钟内不能起火爆炸的要求。

在静置48小时后,被刺电芯的电压已经降至了0V,温度也恢复至室温,也未起火和爆炸现象。拆开电池系统外壳后,仅有被刺单体出现热失控现象,其他电芯未见明显变化。总体来看,弹匣电池对于热失控的范围起到了明显的抑制作用,能够有效降低危险程度。

写在最后:广汽埃安此次发布的弹匣电池系统安全技术,算是对于新能源领域的一针“强心剂”,对全球新能源汽车产业的发展具有重要的意义,势必会促进整个行业的进一步发展。消费者对于电动汽车顾虑,除了续航和充电外,最为重要的就是电池的安全性了,这次安全技术的发布,算是补上了一大短板,可以让消费者更容易接纳电动汽车了。

(图/文 网通社 谢庆宝)
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