近年来,随着新能源汽车不断普及,作为新能源汽车核心部件的动力电池自燃现象频发,这也造成了消费者对新能源汽车安全问题产生了严重顾虑。这个问题不解决,新能源汽车普及就谈不上。
那新能源汽车的动力电池为何会自燃,主要是和锂电池本身特性有关。据分析统计,起火事故的原因中主要是由于锂电池发生内部或者外部短路后,短时间内电池释放出大量热量,温度急剧升高,导致热失控引起。尤其是近年来随着消费者对新能源汽车续航要求的不断增长,各车企也在不断提高动力电池的容量,类似811三元锂电池这种能量密度高的电池方案被采用,也造成了电池更容易发生自燃。
3月10日,广汽埃安发布新一代动力电池安全技术——弹匣电池系统安全技术(简称“弹匣电池”),行业首次实现了三元锂电池整包针刺不起火,攻克了公认的行业难题,重新定义三元锂电池安全标准。继石墨烯电池后,这一次广汽埃安又让业界大吃一惊。
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。新能源汽车产业链相关企业也都在开展电池安全技术的课题攻关,而“不起火”电池技术则是电池安全最重要、也是最难攻克的一座堡垒。
这次广汽埃安敢用最严苛的针刺实验来挑战三元锂电池,胆子可不小,谁都知道,三元锂电池只要一发生短路,立马就会起火燃烧,温度会直接上升到上千度,严重时候还会发生爆炸。
而在试验中可以看到,试验结果显示,广汽埃安的三元锂(弹匣电池)整包在试验过程中热事故信号发出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。
这次试验由中国汽车技术研究中心首席专家、国家电池安全标准起草人之一刘仕强博士带领团队,对搭载了弹匣电池系统安全技术的三元锂电池整包进行了针刺热扩散试验,可信性非常高。
那广汽埃安是如何实现这个创举,弹匣电池有何特殊呢?
广汽埃安的弹匣电池,是一个专门提升动力电池安全性的系统性技术,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,自动启动电池速冷降温系统为电池降温。
具体技术方面,弹匣电池的电芯通过正极材料的纳米级包覆及掺杂技术的应用,能有效提升热稳定性,防止热失控;电解液新型添加剂的应用实现了SEI膜的自修复,从而改善电芯寿命,降低电芯短路风险;高安全电解液,通过特殊电解液添加剂,在加热至120℃以上时,在活性材料表面自发聚合形成高阻抗特性聚合物膜,大幅降低热失控反应产热。另外弹匣电池还构筑了超强隔热的安全舱,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。并且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%,散热效率提升30%,有效防止热蔓延。而且最新的全时管控第五代电池管理系统,可实现每秒10次全天候数据采集,相比前代系统提升100倍,以24小时全覆盖的全时巡逻模式,对电池状态进行监测。发现异常时,立即启动电池速冷系统为电池降温。
另外,弹匣电池不仅增加了大量的安全设计,同时也在冷却系统、电芯设计、整包布置等方面进行全面优化。搭载弹匣电池系统安全技术的电池包,相对于同类普通电池包,体积能量密度提升9．4%,重量能量密度提升5．7%,成本下降10%。因此,弹匣电池是在没有牺牲续航和提高成本的基础上,实现了高安全、长续航、低成本。
弹匣电池的诞生和广汽埃安强大科研能力密不可分。目前,广汽已拥有业内领先的电池试验室、专业测试场和电池Pack生产车间,具备独立的电池包自主设计和生产制造能力。
弹匣电池由广汽研究院、广汽硅谷研发中心、世界顶级电芯专家领衔开发,超过600人组成的国际顶级研发团队倾力打造,其中博士超过60位,体现了广汽埃安电池安全的最高技术水平。广汽从动力电池过流保护、电池热抑制方法、电池热失控监控及预警等方面进行研究开发,形成了国际领先的专利群,包含80多项专利,发明占比超过70%。为新能源汽车产业健康可持续发展提供了广汽埃安的解决方案。
写在最后:
当前,全球汽车产业电动化的趋势已不可逆,电池安全问题不仅是消费者购买电动车考虑的重要因素,更是关乎新能源汽车产业健康可持续发展的核心基石。这次广汽埃安弹匣电池系统安全技术的发布具有里程碑的意义,标志着电池安全上升到全新的高度,特别是在三元锂电池安全性上取得了历史性的突破,重新定义了三元锂电池的安全标准,对全球新能源汽车产业的发展具有重要的意义。据悉“弹匣电池”今年开始将会在AION全系车型上陆续搭载,小编也很期待能看到装机后的真实用户反馈。
