去年比亚迪刀片电池的发布,让低成本、安全性高的磷酸铁锂电池再度走进人们视野,续航里程的提升,为其在市场竞争多了更多筹码。时隔一年后,来自三元锂电池的代表,开始了精准反击。
相比磷酸铁锂电池,三元锂电池被吐槽最多的就是安全性低、成本高。这次“弹匣电池”的出现,就是要打破这些陈规,建立自己的新序。
2021年3月10日,广汽埃安正式发布“弹匣电池”,实现了三元锂电池包整包针刺不起火,同时让电池能量密度提升9.4%,成本下降了10%。
按照规划,“弹匣电池”从今年开始将会在AION全系车型上陆续搭载。
和刀片电池类似,广汽埃安这款电池的命名同样很形象。因整体采用类似弹匣安全舱的设计而得名。
不过,弹匣电池并非一种新电池。和刀片电池一样,二者都是在对现有的动力电池技术进行优化和革新。
其中刀片电池针对磷酸铁锂电池的能量密度短板,在电芯能量密度没有显著提升的前提下,通过简化模组,提高电池包体积利用率,最终装入更多电芯,从而提升电池包整体能量密度。
弹匣电池则是针对三元锂电池的安全性能短板,在不改变电芯材料的条件下,通过电池热管理系统、冷却系统等方面的设计优化,极大提升整个电池包的安全性能,
“一针”定乾坤
眼下要发展推广新能源车,安全问题成为阻碍众多消费者入手的最大拦路虎。统计数据显示,2020全年国内报道的自燃起火事故共61起,事故大部分是因为动力电池问题导致。起火的原因除了集中在电池本身,电池管理策略BMS、散热系统、整车结构设计等多方综合因素也是十分重要的诱因。
为了推动新能源行业长期健康稳定发展,相关部门发布了强制标准,要求电池单体发生热失控后,电池系统在五分钟内不起火、不爆炸,为乘员预留安全逃生时间。这一标准将于今年正式实施。
为了验证弹匣电池的安全性,广汽埃安选择了非常硬核的针刺实验。这个去年被“比宁之争”放大进入公众视野的实验方法,依然是目前检测电池安全程度的重要手段。
据中汽中心公布的研究结果,弹匣电池在热事故信号发出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。
有冒烟,说明电池有实际发生热失控的。但从针刺结束后的电池包状态来看,外壳漆皮脱落只是局限在针刺的位置,没有蔓延到其他部分。
也就是说,弹匣电池虽然无法阻止三元锂电芯的热失控,但做到了热扩散阻断。日常生活中,电池系统发生起火、爆炸等严重安全事故,往往是从热失控开始的,不过真正导致整个电池包起火乃至爆炸,则是因为热扩散难以控制,最终全部电芯皆热失控。
这次弹匣电池便是专门针对热扩散进行阻断,从而在行业内首次实现三元锂电池整包针刺不起火,堪称行业首创。
具体来看,弹匣电池主要采用“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,电芯的耐温性提升可防止电芯内短路;类似安全舱的电池设计,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。
不分高低,只为更多话语权
刀片电池和弹匣电池,各自代表了磷酸铁锂和三元锂两种不同的电池技术路线。从实验结果来说,二者目前没有明显的高低之分,也都顺利通过了针刺实验,并弥补了各自电池性能的短板。但这并不能掩盖二者对于市场份额的渴望。
目前,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。磷酸铁锂电池因为寿命长、成本低,主要应用于中低续航车型;能量密度高、整车电耗低的三元锂电池则应用于中高续航车型。
得益于技术创新,能量密度提升和稳定性更佳,加上更低的成本优势,磷酸铁锂电池的市场份额在去年进一步提升。
充电联盟数据显示,2020年,我国动力电池装车量累计达63.6GWh,累计增长2.3%。其中三元锂电池装车量累计达38.9GWh,占总装车量的61.1%,累计下降4.1%;磷酸铁锂电池装车量累计达24.4GWh,占总装车量的38.3%,累计增长20.6%,是驱动装车量整体同比上升的主要产品。
升降间的微妙变化,让各个车企开始加速布局电池研发生产。弹匣电池解决方案的提出,被看作是广汽埃安正在增强自身电池领域的话语权。
在此之前,广汽埃安的电池基本是外部采购,宁德时代、中航锂电以及孚能科技都是其供应商。去年以来,广汽埃安先后发布了石墨烯超级快充电池以及硅负极电池,再加上此次发布的弹匣电池,广汽埃安无疑正准备控制电池的核心技术。这也是未来新能源竞争的关键。
钟述
作为进军新能源市场较早的车企之一,2020年广汽埃安正式独立后,一直在扩大自己的市场声浪。在2020新能源汽车销量排行中,AionS名列第四,排在其前面的三款车分别是特斯拉model 3、五菱宏光mini EV、欧拉R1,产品成熟度和认可度较高。
当然,它的雄心自然不止于此,在进入良性发展轨道后,广汽埃安试图构建一个更为完整的生态,打造高端智能电动车品牌,弹匣电池将会是其重要的基石。
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