重新定義三元鋰電池安全標准 廣汽埃安發布彈匣電池系統安全技術

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來源: 北方網 作者: 編輯:蒲叡 2021-03-11 09:24:09

內容提要: 3月10日,廣汽埃安發布新一代動力電池安全技術——彈匣電池系統安全技術(簡稱『彈匣電池』),行業首次實現了三元鋰電池整包針刺不起火,攻克了公認的行業難題,重新定義三元鋰電池安全標准。

  3月10日,廣汽埃安發布新一代動力電池安全技術——彈匣電池系統安全技術(簡稱“彈匣電池”),行業首次實現了三元鋰電池整包針刺不起火,攻克了公認的行業難題,重新定義三元鋰電池安全標准。

  攻克三元鋰電池安全難題,打造“不起火”的電池系統安全技術

  目前,磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池是全球電動車行業的兩大主流電池技術路線。磷酸鐵鋰電池因為壽命更長、成本更低,在中低續航車型中得到廣泛的應用;而三元鋰電池因為能量密度高、整車電耗低,主要在中高續航車型中應用。根據當前市場實際使用情況來看,磷酸鐵鋰電池、三元鋰電池兩種技術路線,在未來很長一段時間內仍將並行發展。

  磷酸鐵鋰電池的安全性大家已相對認可,但三元鋰電池的安全目前仍然是行業公認的痛點和難點。新能源汽車產業鏈相關企業也都在開展電池安全技術的課題攻關,而“不起火”電池技術則是電池安全最重要、也是最難攻克的一座堡壘。

  為驗證彈匣電池的安全性,中國汽車技術研究中心首席專家、國家電池安全標准起草人之一劉仕強博士帶領團隊,對搭載了彈匣電池系統安全技術的三元鋰電池整包進行了針刺熱擴散試驗。試驗結果顯示,廣汽埃安的三元鋰(彈匣電池)整包在試驗過程中熱事故信號發出5分鍾後,僅出現短暫冒煙,無起火和爆炸現象。靜置48小時後,電壓降至0V,溫度恢復至室溫。針刺後只有被刺電芯模塊熱失控,沒有蔓延到其他電芯。打開電池整包,觀察內部結構完好。這是行業首次通過三元鋰電池整包針刺不起火試驗,三元鋰電池安全性取得了歷史性的突破。

  安全不止於“芯”,樹立電池系統安全新標杆

  如今,電動車行業對於整車安全的共識已由單體安全轉向系統安全,提昇電池整包的安全性能已成為行業的主流趨勢。

  當前電池自燃多由於電芯出現內短路,導致溫度昇高、電芯內部反應產熱最終出現熱失控,隨後蔓延到整個電池包所致。電芯安全解決的是電池本質安全,而整包安全是以系統思維解決從電芯、模組到系統的全方位安全,相比電芯安全更為重要,也更難實現。

  廣汽埃安的彈匣電池,是一個專門提昇動力電池安全性的系統性技術,它不是純粹的結構優化,也不是簡單的增加隔熱,而是從電芯本征安全提昇、到被動安全強化、再到軟件主動防控的一整套安全技術,同時也是一個軟硬件一體化、具備超高防御能力的智能安全技術。

  基於“防止電芯內短路,短路後防止熱失控,以及熱失控後防止熱蔓延”的設計思路,彈匣電池采用類似安全艙的設計,可有效阻隔熱失控電芯的蔓延、當偵測到電芯電壓或溫度等出現異常時,自動啟動電池速冷降溫系統為電池降溫。

  彈匣電池具備四大核心技術:

  超高耐熱穩定的電芯,電芯通過正極材料的納米級包覆及摻雜技術的應用,能有效提昇熱穩定性,防止熱失控;電解液新型添加劑的應用實現了SEI膜的自修復,從而改善電芯壽命,降低電芯短路風險;高安全電解液,通過特殊電解液添加劑,在加熱至120℃以上時,在活性材料表面自發聚合形成高阻抗特性聚合物膜,大幅降低熱失控反應產熱。這些關鍵技術的應用,使電芯的耐熱溫度提昇了30%。

  超強隔熱的電池安全艙,通過網狀納米孔隔熱材料和耐高溫上殼體,彈匣電池構築了超強隔熱的安全艙,最終實現三元鋰電芯熱失控不蔓延至相鄰電芯。同時,電池包上殼體能耐溫1400℃以上,從而有效保護電池整包。

  極速降溫的速冷系統,通過全貼合液冷系統、高速散熱通道、高精准的導熱路徑的設計,彈匣電池實現了散熱面積提昇40%,散熱效率提昇30%,有效防止熱蔓延。

  全時管控的第五代電池管理系統,通過采用車規級最新一代電池管理系統芯片,可實現每秒10次全天候數據采集,相比前代系統提昇100倍,以24小時全覆蓋的全時巡邏模式,對電池狀態進行監測。發現異常時,立即啟動電池速冷系統為電池降溫。全時巡邏模式和異常自救的應用,重新定義了三元鋰電池主動安全的標准。

  彈匣電池雖然增加了大量的安全設計,但同時在冷卻系統、電芯設計、整包布置等方面進行全面優化。搭載彈匣電池系統安全技術的電池包,相對於同類普通電池包,體積能量密度提昇9.4%,重量能量密度提昇5.7%,成本下降10%。因此,彈匣電池是在沒有犧牲續航和提高成本的基礎上,實現了高安全、長續航、低成本。

  長期研發投入和技術積累,鑄就80餘項發明專利

  廣汽埃安之所以能在電池安全領域實現重大突破,主要源自廣汽在電動化技術方面長期的資源投入和技術積累。早在2011年,廣汽就開始了電動化技術的研究應用,並推出了國內首款中重度混合動力車型。在電動化技術研究方面,廣汽的研發已經超過了10年,並形成了大量的技術成果和人纔儲備。

  彈匣電池由廣汽研究院、廣汽硅谷研發中心、世界頂級電芯專家領銜開發,超過600人組成的國際頂級研發團隊傾力打造,其中博士超過60位,體現了廣汽埃安電池安全的最高技術水平。廣汽從動力電池過流保護、電池熱抑制方法、電池熱失控監控及預警等方面進行研究開發,形成了國際領先的專利群,包含80多項專利,發明佔比超過70%。為新能源汽車產業健康可持續發展提供了廣汽埃安的解決方案。

  目前,廣汽已擁有業內領先的電池試驗室、專業測試場和電池Pack生產車間,具備獨立的電池包自主設計和生產制造能力。廣汽自主研發的BMS電池管理系統經過持續迭代優化,已經昇級到第五代,並應用在了彈匣電池技術上。同時,AION系列產品擁有超10萬用戶,每天產生超1500萬公裡的行駛裡程,帶來了海量的電池運行數據,為彈匣電池的研發提供了堅實的數據支橕。系統級的電池安全技術,已經成為廣汽埃安的獨特優勢和強項。

  “彈匣電池”今年開始將會在AION全系車型上陸續搭載,踐行有AI相伴的移動出行的品牌初心。

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