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刀片、弹匣之后,长城汽车的大禹电池够“黑科技”吗?

2021年09月24日 17:27:01
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来源:Buycar买车网

中国电动汽车百人会副理事长、中国科学院院士欧阳明高曾指出,现在人类正面临着第三次能源革命,从化石能源到可再生能源的转型,这将是一场波澜壮阔的工业革命,而未来5-10年新能源汽车也将迎来井喷式发展。

无论是动力电池还是氢燃料电池,电化学能源系统的产业化都将是汽车动力百年来的历史性突破。众所周知,动力电池技术是汽车产业电动化转型的关键支撑,动力电池的安全问题也被消费者们广泛关注。得益于中国动力电池在技术层面取得的长足进步,比亚迪的“刀片电池”和广汽埃安的“弹匣电池”都在行业内引发轰动,以技术立身的长城汽车自然不甘屈居于人下,大禹电池便是长城汽车突破性研发成果。

为何取名“大禹”?

长城汽车的花式命名在自家众多新车中数见不鲜,而这一次将全新动力电池取名“大禹”又是有怎样的故事呢?

长城汽车动力电池设计总监曹永强介绍道:“大禹电池主要设计思想是’变堵为疏‘,与大禹治水有着相同的思想,我们改变了传统以堵为主的电芯控制技术,将热失控后产生的气火流按照设计通道安全疏导出电池包外,该技术可解决热失控起火和爆炸问题。”

谈到大禹电池创新特点时,曹永强将其概括为一个“控”、“导”、“疏”的过程。

众所周知,高镍三元811(NCM811)体系电芯是行业内公认最具挑战的,也是目前可量产中最活泼、最不稳定的动力电池电芯。针对高镍三元811体系电芯,长城汽车选用了加热触发方式进行测试,电池内部通过加热方式触发热失控后,在温度最高达到 1037 度、瞬间最高气压约 16kPa 的情况下,依然能保证不起火、不爆炸的安全性能,并且通过尾部的灭火盒设计,还成功将外溢烟雾的最高温度控制在100℃以下,避免对周围产生二次伤害。

除此之外,大禹电池还开创性构建了整包级热失控燃烧模型,实现气流和火流多维度拟合仿真,填补了行业空白,颠覆了在热失控领域先开发再测试的传统方式,实现无实包条件下全数字化热失控虚拟仿真。接下来将持续拓展热失控仿真维度,提升气流和火流多工况模式拟合仿真精度,对仿真数据进行多层次数据标定,掌握电池安全设计结果,缩短开发周期和风险。

拥有数十项技术专利的大禹电池成功研发,也让长城汽车喊出了在电池正常生命周期内“永不起火、永不爆炸”的宣言。据介绍,根据不同车型需求,研发团队针对中镍、高镍、无钴、铁锂等多种化学体系电池均在开展大禹电池技术多元化应用。

据曹永强向大家介绍,大禹电池技术将于2022年开启对长城汽车旗下新能源系列车型的全面应用,而高端新能源品牌沙龙的首款车型将首搭大禹电池技术。

8项核心技术,大禹电池的“法宝”

“变堵为疏”是大禹电池的设计理念,而大禹电池掌握最核心的8项技术才是关键,它们分别是热源隔断、双向换流、热流分配、定向排爆、高温绝缘、自动灭火、正压阻氧以及智能冷却。

其中研发团队全新开发出的双层复合材料放置在所有电芯之间,既能隔离热源,又耐火焰冲击,有效解决了传统气凝胶不耐冲击的痛点。同样地,模组间也采用高温绝热复合材料,可阻止火焰冲击和长时间传热传导。

双向换流和热流分配技术是指在热失控过程中将高温、高压气火流,有效控制热源按预定轨迹流动,减少对相邻模组的热冲击,再通过搭建燃烧模型、热力学与流体力学拟合仿真、冲击强度和压力计算等虚拟技术应用,可实现气火流在不同结构通道内的均匀分布。

大禹电池技术最核心的是定向排爆,它是通过分流、导流、换流将火源快速引导至灭火通道并安全排出,该技术目前已攻克了通道内压力和流量均匀化调节的难点,消除了热量集中,使气火流在通道内分层均匀流动。

而如果电池管理系统识别到电芯已触发热失控,大禹电池可通过BMS和云端双重监控,确保整车快速开启冷却系统,抑制热扩散,并采用单张大冷板与箱体集成设计方案,有效避免管路因高温泄漏和爆裂问题,并且根据电芯和模组热失控温度状态,智能调节冷却系统的开闭时间、流速、流量等,实现不同热失控条件下、高效冷却策略。

专利免费开放,长城汽车的责任与目标

谈及大禹电池技术数十项专利都将对全社会免费开放,曹永强表示这么做的初衷首先是行业责任,大禹电池不是一块电池、一块电芯,一个模块化的,是系统性的集成技术,兼容性非常强,可以提升整个行业电池行业的水平。另外,这个技术可以应用到行业内多个车型,不止是纯电动的轿车或者是SUV,可以用到多个领域和车型,对整个行业电池的安全技术水平有提升和促进作用;其次,长城汽车肩负着社会责任,通过公布大禹电池的专利可以让更多的电池和企业会参考借用,这样会提升整个电动车安全的水平。

对于产业革命的历史转折期,长城汽车也提出了高目标,预计在2021年实现年产销280万辆,其中欧拉品牌的目标是成为新能源细分市场第一、全球销量超过100万辆;2025年,长城汽车目前是实现全球年销量400万辆,其中80%为新能源汽车,营业收入超6000亿元,未来五年,累计研发投入达到1000亿元,力争2045年全面实现碳中和。

目前,长城汽车在国内已经建立以保定为总部,含北京、上海、广州、成都等国城市在内的9大研发基地,并在美国、日本、德国、加拿大等7个国家9个城市建立起研发中心,预计到2023年,长城汽车全球研发人员将达到3万人。

在沟通会现场,曹永强不止一次强调,大禹电池只是长城汽车众多核心技术中的一项。从时间节点上看,大禹电池的首次应用会与全新沙龙品牌同步,前不久,长城汽车旗下蜂巢能源无钴电池包量产装车的新闻同样引发了行业热议,不管是大禹电池还是蜂巢无钴电池,多项核心技术加持的长城汽车面对电动化时代竞争,有了叫板合资企业的底气。

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