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广汽埃安:“弹匣电池”重新定义了三元锂电池安全标准

2021年03月11日 10:08:01
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来源:买车君

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”),并宣布其行业首次实现了三元锂电池整包针刺不起火,攻克了行业难题,重新定义了三元锂电池安全标准。

众所周知,在汽车“新四化”如火如荼发展的今天,近年来频频发生的电动车起火事件却成为新能源汽车消费痛点。业内认为,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。三元锂电池整包针刺不起火,意义究竟有多大?

弹匣电池是什么?

当前电池自燃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。

广汽埃安方面表示,弹匣电池是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。

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。

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。

属于三元锂电池的历史性突破

当前,磷酸铁锂电池和三元锂电池是全球电动车行业的两大主流电池技术路线,但两者的各有优缺却也是行业多年来的痛点。磷酸铁锂电池稳定性好、循环寿命长、成本更低,但能量密度低于三元锂电池;而三元锂电池能量密度高、整车电耗低,但其安全性目前仍然是行业公认的痛点和难点。2020年3月,比亚迪推出了磷酸铁锂电池改良版本——“刀片电池”,其通过结构创新,在成组时可以跳过“模组”,大幅提高了体积利用率,最终达成在同样的空间内装入更多电芯的设计目标。相较传统的有模组电池包,“刀片电池”的体积利用率提升了50%以上,使其续航里程已经达到了高能量三元锂电池的同等水平,可谓将磷酸铁锂电池最大的软肋“能量密度低”填补上了。因此,集高安全与高续航两个优点于一身的“刀片电池”成为舆论所追捧的对象。

相比磷酸铁锂电池,三元锂电池本身就具有高能量密度的特点,如今,弹匣电池的横空出世,直接瞄准其“安全性”的最大软肋,是否也意味着三元锂电池从此可以像“刀片电池”一样“两条腿走路”?

据了解,弹匣电池具备四大核心技术:

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。

广汽埃安表示,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。

因此,广汽埃安认为弹匣电池系统安全技术的发布具有里程碑的意义,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,对全球新能源汽车产业的发展具有重要的意义。

据了解,“弹匣电池”今年开始将会在AION全系车型上陆续搭载,践行有AI相伴的移动出行的品牌初心。

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