中國(guó)質(zhì)量新聞網(wǎng)訊（張陽(yáng)） 3月10日，廣汽埃安發(fā)布新一代動(dòng)力電池安全技術(shù)——彈匣電池系統(tǒng)安全技術(shù)（簡(jiǎn)稱(chēng)“彈匣電池”），行業(yè)首次實(shí)現(xiàn)三元鋰電池整包針刺不起火。
彈匣電池系統(tǒng)安全技術(shù)
攻克難題，解決三元鋰電池安全痛點(diǎn)
目前，磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池是全球電動(dòng)車(chē)行業(yè)的兩大主流電池技術(shù)路線(xiàn)。磷酸鐵鋰電池因?yàn)閴勖L(zhǎng)、成本更低，在中低續(xù)航車(chē)型中廣泛應(yīng)用；三元鋰電池因?yàn)槟芰棵芏雀摺⒄?chē)電耗低，主要在中高續(xù)航車(chē)型中應(yīng)用。根據(jù)當(dāng)前市場(chǎng)實(shí)際使用情況來(lái)看，兩種技術(shù)路線(xiàn)還將在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)并行發(fā)展。
磷酸鐵鋰電池的安全性已得到相對(duì)認(rèn)可，但三元鋰電池的安全仍是行業(yè)公認(rèn)的痛點(diǎn)和難點(diǎn)。新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)企業(yè)都在開(kāi)展相關(guān)課題攻關(guān)，其中“不起火”是電池安全最重要、也是最難攻克的堡壘。
試驗(yàn)結(jié)果
為驗(yàn)證彈匣電池的安全性，中國(guó)汽車(chē)技術(shù)研究中心首席專(zhuān)家、國(guó)家電池安全標(biāo)準(zhǔn)起草人之一劉仕強(qiáng)帶隊(duì)，對(duì)搭載彈匣電池系統(tǒng)安全技術(shù)的三元鋰電池整包進(jìn)行了針刺熱擴(kuò)散試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果顯示，廣汽埃安的三元鋰（彈匣電池）整包在試驗(yàn)過(guò)程中熱事故信號(hào)發(fā)出5分鐘后，僅出現(xiàn)短暫冒煙，無(wú)起火和爆炸現(xiàn)象。靜置48小時(shí)后，電壓降至0V，溫度恢復(fù)至室溫。針刺后只有被刺電芯模塊熱失控，沒(méi)有蔓延到其它電芯。打開(kāi)電池整包，觀(guān)察內(nèi)部結(jié)構(gòu)完好。這是行業(yè)首次通過(guò)三元鋰電池整包針刺不起火試驗(yàn)，三元鋰電池安全性取得了歷史性的突破。
安全不止于“芯”，提升電池整包安全性更為重要
如今，電動(dòng)車(chē)行業(yè)對(duì)整車(chē)安全的共識(shí)已由單體安全轉(zhuǎn)向系統(tǒng)安全，提升電池整包的安全性能已成行業(yè)主流趨勢(shì)。
當(dāng)前電池自燃多因電芯內(nèi)短路導(dǎo)致溫度升高，最終出現(xiàn)熱失控，隨后蔓延到整個(gè)電池包所致。電芯安全解決的是電池本質(zhì)安全，而整包安全是以系統(tǒng)思維解決從電芯、模組到系統(tǒng)的全方位安全，相比電芯安全更難實(shí)現(xiàn)。
廣汽埃安的彈匣電池，是專(zhuān)門(mén)提升動(dòng)力電池安全性的系統(tǒng)性技術(shù)，它不是純粹的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，也不是簡(jiǎn)單的增加隔熱，而是從電芯本征安全提升、到被動(dòng)安全強(qiáng)化、再到軟件主動(dòng)防控的一整套技術(shù)，也是一個(gè)軟硬件一體化、具備超高防御能力的智能安全技術(shù)。
彈匣電池四大核心技術(shù)
據(jù)廣汽埃安介紹，基于“防止電芯內(nèi)短路，短路后防止熱失控，以及熱失控后防止熱蔓延”的設(shè)計(jì)思路，彈匣電池采用類(lèi)似安全艙設(shè)計(jì)，可有效阻隔熱失控電芯的蔓延，當(dāng)偵測(cè)到電芯電壓或溫度等出現(xiàn)異常時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)電池速冷系統(tǒng)為電池降溫。
彈匣電池具備四大核心技術(shù)：
一、超高耐熱穩(wěn)定的電芯。電芯通過(guò)正極材料的納米級(jí)包覆及摻雜技術(shù)的應(yīng)用，能有效提升熱穩(wěn)定性，防止熱失控；電解液新型添加劑的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了SEI膜的自修復(fù)，從而改善電芯壽命，降低電芯短路風(fēng)險(xiǎn)；高安全電解液，通過(guò)特殊電解液添加劑，在加熱至120℃以上時(shí)，在活性材料表面自發(fā)聚合形成高阻抗特性聚合物膜，大幅降低熱失控反應(yīng)產(chǎn)熱。這些關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用，使電芯的耐熱溫度提升了30%。
電芯耐熱溫度提升30%
二、超強(qiáng)隔熱的電池安全艙。通過(guò)網(wǎng)狀納米孔隔熱材料和耐高溫上殼體，彈匣電池構(gòu)筑了超強(qiáng)隔熱的安全艙，最終實(shí)現(xiàn)三元鋰電芯熱失控不蔓延至相鄰電芯。同時(shí)，電池包上殼體耐溫1400℃以上，從而有效保護(hù)電池整包。
電池包上殼體耐溫1400℃以上
三、極速降溫的速冷系統(tǒng)。通過(guò)全貼合液冷系統(tǒng)、高速散熱通道、高精準(zhǔn)的導(dǎo)熱路徑的設(shè)計(jì)，彈匣電池實(shí)現(xiàn)了散熱面積提升40%，散熱效率提升30%，有效防止熱蔓延。
散熱效率提升30%
四、全時(shí)管控的第五代電池管理系統(tǒng)。通過(guò)采用車(chē)規(guī)級(jí)最新一代電池管理系統(tǒng)芯片，可實(shí)現(xiàn)每秒10次全天候數(shù)據(jù)采集，相比前代系統(tǒng)提升100倍，以24小時(shí)全覆蓋的全時(shí)巡邏模式，對(duì)電池狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。發(fā)現(xiàn)異常，立即啟動(dòng)電池速冷系統(tǒng)為電池降溫。
可實(shí)現(xiàn)每秒10次全天候數(shù)據(jù)采集
廣汽埃安研發(fā)人員介紹，彈匣電池在增加大量安全設(shè)計(jì)的同時(shí)，也在冷卻系統(tǒng)、電芯設(shè)計(jì)、整包布置等方面進(jìn)行了全面優(yōu)化。搭載彈匣電池系統(tǒng)安全技術(shù)的電池包，相對(duì)于同類(lèi)普通電池包，體積能量密度提升9.4%，重量能量密度提升5.7%，成本下降10%。因此，彈匣電池在沒(méi)有犧牲續(xù)航和提高成本的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了高安全、長(zhǎng)續(xù)航、低成本。
80余項(xiàng)發(fā)明專(zhuān)利，離不開(kāi)長(zhǎng)期研發(fā)投入和技術(shù)積累
廣汽埃安之所以能在電池安全領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)重大突破，主要源自廣汽在電動(dòng)化技術(shù)方面長(zhǎng)期的資源投入和技術(shù)積累。早在2011年，廣汽就開(kāi)始了電動(dòng)化技術(shù)的研究應(yīng)用，并推出國(guó)內(nèi)首款中重度混合動(dòng)力車(chē)型。在電動(dòng)化技術(shù)研究方面，廣汽的研發(fā)已經(jīng)超過(guò)10年，積累了大量技術(shù)成果和人才儲(chǔ)備。
彈匣電池由廣汽研究院、廣汽硅谷研發(fā)中心、世界電芯專(zhuān)家開(kāi)發(fā)，超過(guò)600人組成的國(guó)際研發(fā)團(tuán)隊(duì)傾力打造，其中博士超過(guò)60位，體現(xiàn)了廣汽埃安電池安全的高技術(shù)水平。廣汽從動(dòng)力電池過(guò)流保護(hù)、電池?zé)嵋种品椒ā㈦姵責(zé)崾Э乇O(jiān)控及預(yù)警等方面進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)，形成國(guó)際先進(jìn)的專(zhuān)利群，包含80多項(xiàng)專(zhuān)利，發(fā)明占比超過(guò)70%。
發(fā)明專(zhuān)利超80項(xiàng)
目前，廣汽自主研發(fā)的BMS電池管理系統(tǒng)經(jīng)過(guò)持續(xù)優(yōu)化，已升級(jí)到第五代，并應(yīng)用在彈匣電池技術(shù)上。同時(shí)，AION系列產(chǎn)品擁有超過(guò)10萬(wàn)用戶(hù)，每天產(chǎn)生超1500萬(wàn)公里的行駛里程，帶來(lái)海量電池運(yùn)行數(shù)據(jù)，為彈匣電池的研發(fā)提供了堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)支撐。系統(tǒng)級(jí)的電池安全技術(shù)，已成為廣汽埃安的強(qiáng)項(xiàng)。從今年開(kāi)始，“彈匣電池”將陸續(xù)搭載在A(yíng)ION全系車(chē)型上。
此次廣汽埃安彈匣電池系統(tǒng)安全技術(shù)的發(fā)布，實(shí)現(xiàn)了三元鋰電池整包針刺不起火的突破，將電動(dòng)車(chē)電池安全提升到了新高度，對(duì)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展有不小的意義。（本文圖片來(lái)源：廣汽埃安官方）