近日,廣汽埃安發(fā)布新一代動力電池安全技術(shù)——彈匣電池系統(tǒng)安全技術(shù)(簡稱“彈匣電池”),行業(yè)首次實(shí)現(xiàn)了三元鋰電池整包針刺不起火,大幅提升三元鋰電池安全標(biāo)準(zhǔn)。

目前,磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池是全球電動車行業(yè)的兩大主流電池技術(shù)路線。磷酸鐵鋰電池因?yàn)閴勖L、成本更低,在中低續(xù)航車型中得到廣泛的應(yīng)用;而三元鋰電池因?yàn)槟芰棵芏雀?、整車電耗?主要在中高續(xù)航車型中應(yīng)用。根據(jù)當(dāng)前市場實(shí)際使用情況來看,磷酸鐵鋰電池、三元鋰電池兩種技術(shù)路線,在未來很長一段時(shí)間內(nèi)仍將并行發(fā)展。

磷酸鐵鋰電池的安全性大家已相對認(rèn)可,但三元鋰電池的安全目前仍然是行業(yè)公認(rèn)的痛點(diǎn)和難點(diǎn)。新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)企業(yè)也都在開展電池安全技術(shù)的課題攻關(guān),而“不起火”電池技術(shù)則是電池安全最重要、也是最難攻克的一座堡壘。

為驗(yàn)證彈匣電池的安全性,中國汽車技術(shù)研究中心首席專家、國家電池安全標(biāo)準(zhǔn)起草人之一劉仕強(qiáng)博士帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì),對搭載了彈匣電池系統(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)過程中熱事故信號發(fā)出5分鐘后,僅出現(xiàn)短暫冒煙,無起火和爆炸現(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,沒有蔓延到其他電芯。打開電池整包,觀察內(nèi)部結(jié)構(gòu)完好。

當(dāng)前電池自燃多由于電芯出現(xiàn)內(nèi)短路,導(dǎo)致溫度升高、電芯內(nèi)部反應(yīng)產(chǎn)熱最終出現(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,相比電芯安全更為重要,也更難實(shí)現(xiàn)。

廣汽埃安的彈匣電池,是一個(gè)專門提升動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,也不是簡單的增加隔熱,而是從電芯本征安全提升、到被動安全強(qiáng)化、再到軟件主動防控的一整套安全技術(shù),同時(shí)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)。

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,彈匣電池采用類似安全艙的設(shè)計(jì),可有效阻隔熱失控電芯的蔓延、當(dāng)偵測到電芯電壓或溫度等出現(xiàn)異常時(shí),自動啟動電池速冷降溫系統(tǒng)為電池降溫。

彈匣電池具備四大核心技術(shù),一是超高耐熱穩(wěn)定的電芯。電芯通過正極材料的納米級包覆及摻雜技術(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%。

二是超強(qiáng)隔熱的電池安全艙。通過網(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),電池包上殼體能耐溫1400℃以上,從而有效保護(hù)電池整包。

三是極速降溫的速冷系統(tǒng)。通過全貼合液冷系統(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。

四是全時(shí)管控的第五代電池管理系統(tǒng)。通過采用車規(guī)級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,對電池狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測。發(fā)現(xiàn)異常時(shí),立即啟動電池速冷系統(tǒng)為電池降溫。全時(shí)巡邏模式和異常自救的應(yīng)用,重新定義了三元鋰電池主動安全的標(biāo)準(zhǔn)。

彈匣電池雖然增加了大量的安全設(shè)計(jì),但同時(shí)在冷卻系統(tǒng)、電芯設(shè)計(jì)、整包布置等方面進(jìn)行全面優(yōu)化。搭載彈匣電池系統(tǒng)安全技術(shù)的電池包,相對于同類普通電池包,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,彈匣電池是在沒有犧牲續(xù)航和提高成本的基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)了高安全、長續(xù)航、低成本。

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化技術(shù)方面長期的資源投入和技術(shù)積累。早在2011年,廣汽就開始了電動化技術(shù)的研究應(yīng)用,并推出了國內(nèi)首款中重度混合動力車型。在電動化技術(shù)研究方面,廣汽的研發(fā)已經(jīng)超過了10年,并形成了大量的技術(shù)成果和人才儲備。

彈匣電池由廣汽研究院、廣汽硅谷研發(fā)中心、世界頂級電芯專家領(lǐng)銜開發(fā),超過600人組成的國際頂級研發(fā)團(tuán)隊(duì)傾力打造,其中博士超過60位,體現(xiàn)了廣汽埃安電池安全的最高技術(shù)水平。廣汽從動力電池過流保護(hù)、電池?zé)嵋种品椒?、電池?zé)崾Э乇O(jiān)控及預(yù)警等方面進(jìn)行研究開發(fā),形成了國際領(lǐng)先的專利群,包含80多項(xiàng)專利,發(fā)明占比超過70%。為新能源汽車產(chǎn)業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展提供了廣汽埃安的解決方案。

目前,廣汽已擁有業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的電池試驗(yàn)室、專業(yè)測試場和電池Pack生產(chǎn)車間,具備獨(dú)立的電池包自主設(shè)計(jì)和生產(chǎn)制造能力。廣汽自主研發(fā)的BMS電池管理系統(tǒng)經(jīng)過持續(xù)迭代優(yōu)化,已經(jīng)升級到第五代,并應(yīng)用在了彈匣電池技術(shù)上。同時(shí),AION系列產(chǎn)品擁有超10萬用戶,每天產(chǎn)生超1500萬公里的行駛里程,帶來了海量的電池運(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)級的電池安全技術(shù),已經(jīng)成為廣汽埃安的獨(dú)特優(yōu)勢和強(qiáng)項(xiàng)。