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解读长城“大禹电池”:温度超千度,为何还能不起火,不爆炸?

2021年09月25日 13:10:01
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来源:车界微视

尽管电动车的市场接受度正日益提升,但要完全替代燃油车的地位还有较长的路需要走。根本原因在于,电动车当下还存在诸多痛点,其中最核心的问题是续航里程和电池安全。目前来看,三元锂电池能够有效提升续航里程,但安全性较差,而安全性更出色的磷酸铁锂电池则由于能量密度低,在续航方面又逊色一筹。

那么,“鱼和熊掌”如何才能兼得?为了解决这一问题,长城汽车在今年6月份对外发布了“大禹电池”。而就在近日,大禹电池的技术理念也终于得到了揭秘。

如何做到不起火,不爆炸?

为了追求较长的续航里程,目前行业内主流动力电池大多都采用了NCM(镍钴锰)三元电芯,在遇到撞击、高温等情况,很容易引发热失控,从而导致起火爆炸。

大禹电池效仿了大禹治水“堵不如疏”的理念,将气火流按照设计通道安全疏导出电池包外,保证了电池包的安全。官方表示,在“大容量高镍电芯”、“电池包任意位置”、“加热两个电芯并连续触发热失控”的情况下,大禹电池都能不起火、不爆炸。

其中的技术手段主要包含了热源隔断、双向换流、热流分配、定向排爆、高温绝缘、自动灭火、正压阻氧、智能冷却八个方面,实现了对热源的抑制、隔离、冷却、排出。

具体来看,如果电池发生热失控,电芯间的双层复合材料能够有效隔离热源,并抑制电芯膨胀,防止内部出现热蔓延的情况。在这个过程中产生的高温、高压气火流,则会通过精准化设计的换流通道流动和分配,避免再次引燃。即便热失控的情况非常严重,爆炸无法避免,通过分流、导流、换流,火源也会被引导至灭火通道并被安全排出。并且,在排爆出口还设置了灭火和阻氧机构,既能快速抑制火焰,也能防止二次燃烧。

除此之外,当电池管理系统识别到热失控时,通过BMS和云端双重监控,能够快速开启车辆的冷却系统,抑制热扩散。

简而言之,大禹电池的核心特点和优势在于,其不仅具备优秀的隔热措施,在极端情况下还能够安全排出热源,电池的安全设计具备较高的冗余度。

实际测试结果如何?

为了验证大禹电池技术的安全性,长城汽车以GB 38031-2020《电动汽车用动力蓄电池安全要求》作为标准,进行了NCM811电池热失控测试。选择NCM811电池的原因是,其正极材料中的镍钴锰比例为8:1:1,镍含量高,稳定性差。如果NCM811电池能够测试成功,其他电池自然不在话下。并且,为了加大难度,此次测试还选择了两个电芯连续加热触发的测试方式。

从结果来看,测试过程中连续发生三次多个电芯集聚触发热失控,最高温度达到了1037℃,电池包内的气压达到三次高峰,瞬间最高气压约16kPa。但即便如此,大禹电池依旧没有出现起火和爆炸的情况,尾部灭火盒排出的烟雾的最高温度也被控制在了100℃以下,有效保证了电池安全,也避免了对周边产生二次伤害。

什么时候量产上市?

根据官方消息,大禹电池将在明年正式应用到长城汽车旗下新能源系列车型上,首款搭载大禹电池的产品是沙龙品牌的第一款车型。额外提一句,“沙龙”是长城汽车旗下的高端智能电动车品牌,未来可能主打30万元以上市场。

此外,大禹电池技术不仅适用于此次测试的能量密度可突破190Wh/kg的NCM811三元锂电池,还适用于能量密度更高的NCM电芯,以及NCA(镍钴铝)电芯、无钴电芯和磷酸铁锂电池。同时,大禹电池技术还可百搭不同PACK的应用技术,满足未来CTC(Cell to Chassis)电池PACK与融合方式。换言之,大禹电池的应用前景是非常广泛的,有助于整个电动车行业的进一步发展。

更难能可贵的是,长城汽车宣布大禹电池技术超60项专利,将对全社会免费开放。也就是说,这项应用前景广泛的先进技术,未来能够得到更好的推广,这不管是对于行业而言,还是对于用户而言,都有着非常积极的意义。

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