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不起火的三元锂电池来了 电动车自燃迎来“中国答案”

2021-03-12 09:11:26

  去年3月,比亚迪进行了一次公开的动力电池“针刺穿透测试”。直播中的一幕至今令人印象深刻:当钢针刺穿电池包时,对照组中的三元锂电池瞬间出现了剧烈的温度变化,产生燃烧爆炸,电池表面用于测试的鸡蛋被炸飞……

  这令人毛骨悚然的一瞬,其实只是当下电动汽车行业之痛、用户之忧的缩影。事实上,近年来,电动汽车自燃事故频频发生,众多汽车品牌都被裹挟其中,成为了新能源汽车发展过程中的阴影。而究其原因,是动力电池包在极端情况下容易发生热短路,尤其以能量密度较高的三元锂电池为甚,这也是行业内公认的技术难题。

  今日晚间,又一场“针刺实验”在中国汽车技术研究中心上演,不过令人意想不到的是,同样是三元锂电池,而测试的结果却截然不同:当钢针扎入电池包5分钟后,仅出现了短暂冒烟,并无起火和爆炸现象。而将其静置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。

不起火的三元锂电池来了 电动车自燃迎来“中国答案”

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  为何相同的电芯材料,却有着完全不同的结果呢?这,就得益于广汽埃安发布的一项新技术——弹匣电池系统安全技术(简称“弹匣电池”)。

  这项技术是由广汽研究院、广汽硅谷研发中心、世界顶级电芯专家等超过600人的团队攻坚打造。在开发之初,它就摈弃了电池单体安全,而转向全面系统安全的思路。也正是因为此,“弹匣电池”并不是纯粹的结构优化,也不是简单的增加隔热,而是从电芯本身安全提升、到被动安全强化、再到软件主动防控的一整套安全技术,将软硬件进行了一体化整合。

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  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,电池能自动启动速冷降温系统为其降温。

  打一个通俗易懂的比方,这就好比当一间屋子失火后,监测系统能迅速启动灭火手段,并将失火的房间与其余房间自动分离隔绝,使火势无法扩散,从而避免了整栋楼的起火。

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  “弹匣电池”主要具备四大核心技术:其一是超高耐热稳定的电芯。通过正极材料的纳米级包覆和高安全电解液,电芯的耐热温度提升了30%。其二是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,最终实现三元锂电芯热失控不蔓延至相邻电芯。其三是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%。其四是全时管控的第五代电池管理系统。最新一代电池管理系统芯片,可实现实时电池状态进行监测和危机应对。

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  而且,值得一提的是,“弹匣电池”虽然增加了大量的安全设计,但是其没有牺牲续航和成本。反而通过对冷却系统、电芯设计、整包布置等方面的优化,实现了能量密度的提升和成本的下降。

  据悉,“弹匣电池”今年开始将会在广汽埃安全系车型上陆续搭载。

  “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更长、成本更低,在中低续航车型中得到广泛的应用;而三元锂电池因为能量密度高、整车电耗低,主要在中高续航车型中应用。根据当前市场实际使用情况来看,磷酸铁锂电池、三元锂电池两种技术路线,在未来很长一段时间内仍将并行发展。”广汽研究院副院长、首席技术总监李罡说。“磷酸铁锂电池的安全性大家已相对认可,但三元锂电池的安全目前仍然是行业公认的痛点和难点。”

  “弹匣电池”的发布,首次挑战了三元锂电池整包针刺测试不起火,标志着三元锂电池在安全性上取得了历史性的突破,这对提升电动车安全性来说有着普世的重要意义。无疑,在全球新能源技术的新一轮竞赛中,广汽埃安给出了一记精彩的“中国答案”。

  从比亚迪去年推出的以磷酸铁锂为代表的“刀片电池”,到广汽埃安今天推出的以三元锂为代表的“弹匣电池”……越来越多的中国企业在动力电池安全性上发力,合力推动电动车驶向更安全无忧的彼岸。

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