TUhjnbcbe - 2024/7/9 17:06:00
弹匣电池是采用什么原理、如何做到“防火”技术突破的呢？为什么解决三元锂电池的致命缺陷，攻克技术壁垒的是广汽埃安？注：图片来源于网络＞电动车偶发起火，由电池的“不安全”引发的案例，已成为电动车市场长足发展的头号消费难题，如果说磷酸铁锂电池的安全性相对被认可外，三元锂电池是否能够突破能量密度高而相对容易着火这个弊端，是业界翘首以待的事情。打破这个局面的，是广汽埃安。3月10日，广汽埃安发布了新一代动力电池安全技术——“弹匣电池”。这让人不由自主地会想到比亚迪的“刀片电池”，只不过刀片电池是磷酸铁锂电池，而广汽埃安发布的弹匣电池系统安全技术，是基于三元锂电池。广汽埃安认为，其弹匣电池重新定义了三元锂电池安全标准，并且今年今年开始将会在AION全系车型上陆续搭载。三元锂电池与磷酸铁锂电池是目前电动汽车两个最主流的电池技术路线，它们的性能、优缺点，业内共知。简单总结就是，磷酸铁锂电池寿命更长、成本更低，续航能力一般；而三元锂电池能量密度高，电耗低，续航高。比亚迪倡导磷酸铁锂电池并开发了安全的“刀片电池”。之前数次穿刺实验验证这两种电池“防火”安全性的场景中，基于磷酸铁锂刀片电池不着火，而三元锂电池穿刺实验的过程中着火。那么广汽埃安的基于三元锂电池的弹匣电池如果真能实现刀片电池般穿刺实验不着火，那么对于电池和电动汽车行业来说，的确是一个突破。该日，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：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。据广汽埃安透露，这个实验还要待电池穿刺实验后静置48小时后再观察，其电压降至0V，温度恢复至室温。而整个穿刺过程的结果是：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。也就是说，基于三元锂的弹匣电池，成功完成了国际通用的电池“穿刺”实验，也是行业首次通过三元锂电池整包针刺不起火试验。从当前三元锂电池市场状况与安全技术看，广汽埃安的弹匣电池在安全性取得了历史性的突破。那么，弹匣电池是采用什么原理、如何做到突破的呢？为什么解决三元锂电池的致命缺陷，攻克技术壁垒的是广汽埃安？据广汽埃安介绍，其弹匣电池技术原理，是一个专门提升动力电池安全性的系统性技术，它不是纯粹的结构优化，也不是简单地增加隔热，而是从电芯本征安全提升、到被动安全强化、再到软件主动防控的一整套安全技术，同时也是一个软硬件一体化、具备超高防御能力的智能安全技术。弹匣电池的“弹匣”两字，生动地诠释了其解决着火问题的原理。电池自燃主要在于电芯出现内短路，导致温度升高、电芯内部反应产热最终出现热失控，随后蔓延到整个电池包所致。虽然电芯安全解决的是电池本质安全，但是电动汽车采用的都是“电池包”的方式，也就是说，电池的安全，还在于整个电池包的安全。弹匣电池就是从系统思维解决从电芯、模组到系统的全方位安全，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……”这要比单单的电芯安全更彻底，当然技术上实现也更难。广汽埃安也列出了弹匣电池4个核心技术：一是电芯超高耐热稳定。这要从电芯本身的技术说起。弹匣电池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；其次，就是电解液了，这是电芯的内质，它应用了新型添加剂，可以让SEI膜自修复，改善电芯寿命，降低电芯短路风险；同时，高安全电解液，通过特殊电解液添加剂，在加热至℃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。据广汽埃安介绍，这些电芯技术的使用，对于弹匣电池来说，是关键性的，因为能使电芯的耐热温度提升30%。二是超强隔热的电池安全舱。这个“舱”，正就是所谓的“弹匣”，其原理便是通过网状纳米孔隔热材料和耐高温上壳体，构筑了超强隔热的安全舱，使电芯热失控不蔓延至相邻电芯。同时，电池包上壳体能耐温℃以上，这样就有效地保护电池整包。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%，散热效率提升30%，有效防止热蔓延。四是第五代电池管理系统是全时管控的。据广汽埃安介绍，使用的车规级最新一代电池管理系统芯片，可实现每秒10次全天候数据采集，相比前代系统提升倍，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。全时巡逻模式和异常自救的应用，重新定义了三元锂电池主动安全的标准。弹匣电池为三元锂电池装上了“匣子”，内外结合，在冷却系统、电芯设计、整包布置等方面进行全面优化，那么它有没有对电池的性能产生影响呢？广汽埃安否定了这种说法，按照介绍，弹匣电池包体积能量密度还提升了9.4%，重量能量密度提升5.7%，成本下降10%。不但没有牺牲续航、提高成本，反而实现了高安全、长续航、低成本。广汽埃安之所以取得三元锂电池安全技术突破，还在于其研究该项技术起步早，投入大，坚持不懈，没有将其作为一个供应商的问题，而是自己解决，以在未来电气化上有话语权。比如广汽电动机技术研究就已经有了10年的时间，技术和人才储备雄厚，关于电池热失控、电池热的控制等，就有80多项专利。此次以国际通用的穿刺实验验证了弹匣电池的安全，但使用情况还得需要长期观察。从今年开始，弹匣电池将使用于埃安产品，众多用户在使用过程中的数据、体验反馈后，弹匣电池或将进一步证明它的安全性。