楠木軒

不冒煙不起火不爆炸,嵐圖刷新三元鋰電池安全最高等級

由 鍾離黎明 發佈於 科技

撰文|Sage

隨着新能源汽車市場日漸成熟,無論是汽車製造商還是汽車消費者,所關注的不再是單純地比拼車型配置豐富程度、車內空間大小如此簡單。

尤其對於純電車型來説,動力電池的安全性應該是用户考量一台車的首要標準。

然後,近年來頻繁發生的電動汽車自燃事故,讓電動車的電池安全問題成為了公眾的關注焦點。2015年12月,江蘇如皋市一輛小型電動汽車行駛途中突然起火,車內1名8歲男童遇難;2017年5月,北京蟹島度假村停車場發生電動客車連環起火爆炸事件,燒燬電動客車89輛,損失近億元;2019年4月21日,上海某地下車庫一輛全球知名品牌電動汽車在停車狀態下發生自燃……

電池安全問題,已經超越了續航里程等焦慮,成為消費者最為關切的首要問題,牽繫着一家人的出行安全,電池安全問題如果解決不好,不僅將影響一個電動品牌的生死存亡,也將阻礙整個行業的向前發展。

工業和信息化部裝備工業一司司長羅俊傑曾經發出警告:“安全是新能源汽車產業發展的重中之重,安全問題有可能對產業來之不易的良好發展勢頭帶來毀滅性的打擊。”

就在近日,嵐圖汽車就電動汽車電池安全問題的解決做出了積極表率。中國汽車技術研究中心有限公司根據2021年1月1日起開始實施的新國標GB 38031-2020 《電動汽車用動力蓄電池安全要求》,對嵐圖FREE純電版搭載的三元鋰電池進行檢測,經檢驗,該電池在熱失控觸發併發出熱事件報警信號後,無冒煙、無起火、無爆炸現象發生。

嵐圖FREE純電版的動力電池是如何做到“三無”安全的?為何能有如此優異表現呢?

首創“三維隔熱牆”

攻克三元鋰不冒煙安全挑戰

當全球汽車行業整體增長放緩之際,我國的電動車銷量連續多年穩居世界第一,電動車的逆市上揚,成為了難得一見的亮點,這裏面既有產業轉型的需要、政策支持的促進、也有科技的大力推動,如今的電動車更像是集聚着各種高科技元素的智能產品組合,每個產品的性能與安全性均至關重要,牽一髮而動全身。

動力鋰電池以能量密度高、循環壽命長、無記憶效應、自放電率低和對環境無污染等優點,被廣泛應用於電動汽車,如今電動車動力電池主要分為兩類:磷酸鐵鋰和三元鋰兩種電池。

其中,磷酸鐵鋰電池有着較高的安全性和較長的循環壽命,在大功率放電過程中或是高温環境,磷酸鐵鋰電池的表現也非常穩定,因此磷酸鐵鋰電池在穩定性方面的表現非常突出。

不過磷酸鐵鋰也有兩個不容忽視的缺點:第一是能量密度相對較低、重量大體積大;第二是對温度相對敏感,低温環境下,帶電量會明顯下降。

與磷酸鐵鋰相反的是,三元鋰電池具備能量密度高、低温性能好的特點,但相較於磷酸鐵鋰電池有着更高的安全防護及熱管理要求。因此三元鋰電池若想在高性能和高安全上達到平衡,對於冷卻系統以及整個電池包的熱管理系統需要投入更高的成本開發和設計,挑戰更大。

動力鋰電池發生火災的主要原因是電池的化學能釋放,最終表現形式為熱失控和熱失控擴展引起的燃燒或爆炸。

所以對於採用了三元鋰電池的嵐圖FREE,在進行熱失控測試時能夠確保動力電池不起火、不爆炸、不冒煙的“首要功臣”則是嵐圖首創的三維隔熱牆技術。

而且試驗後的電池包被靜置觀察,50天后仍維持“不冒煙、不起火、不爆炸”狀態。從電芯化學體系及結構、電池包結構、熱防護、安全預警等方面考量,確保動力電池全生命週期的安全性能。

首先,從最小的單元做起,杜絕安全隱患的發生。嵐圖FREE電池包的電芯採用小單元+防爆閥硬殼設計,電芯間引入先進的超強隔熱技術,佈置隔熱阻燃防護層,當某個電芯單體發生熱失控時,“三維隔熱牆”可以確保其釋放的能量最小化,避免波及到周圍其他電芯,進而防止電池包系統發生熱失控。在電芯頂部,還額外佈置有耐超過1000℃高温的隔熱阻燃層,對乘員艙安全嚴加防護。

要實現這一目標並不容易,嵐圖需要攻克三維隔熱層間隙填充不充分、填充氣泡等工藝難題,採用獨特的模塊開孔方案,最終在幾千顆電芯間達到均勻填充。

據悉嵐圖在整個熱擴展性能的研發週期長達一年,嘗試國內外十餘種先進的隔熱阻燃材料,才做到這一點。

從“三維隔熱牆”的整體設計上,我們不難看出現在三元鋰電池在安全防護上的主要研發方向是對熱擴散的強力阻斷,只有做到了這一點,才能實現電池在熱失控觸發併發出熱事件報警信號後,無冒煙、無起火、無爆炸現象發生。

當然,你可能會問,這種隔熱阻燃防護層是不是越多越好?

其實不然,隔熱阻燃防護層還需要考慮電池散熱問題。

在這方面,嵐圖FREE運用的小體積電芯就體現出了先天的散熱優勢,同時每個電芯的底部都與高效液冷系統接觸,以保持電池包擁有穩定的散熱能力。

這次嵐圖做熱擴散試驗,是通過內部加熱的方式而沒有選擇“針刺試驗”,主要基於以下幾點考慮:嵐圖FREE採用的是小圓柱電芯,如果整個電池包層面做針刺的話,大概率來講是毫髮無損,因為很難用一顆針連續將底護板、電池箱體、小圓柱殼體三層金屬防護層刺穿,為了做針刺而去針刺,意義不是很大。

嵐圖採取電池包內部加熱的方法,把一顆電芯以及周邊的電芯温度加熱到300°C,人為去觸發熱失控,再看整個電池包反應的情況,相對針刺而言,在熱擴散試驗裏面,這種工況其實更為苛刻,更容易導致一些快速的熱蔓延等。

另外,要説明的一點是,三維隔熱牆技術對於電芯的散熱本質上來説不會構成質的影響,相對行業裏用的比較多的大電芯,嵐圖採用小體積的圓柱電芯,散熱性天然良好。另外,嵐圖每個電芯底部都有超強的液冷系統,通過試驗結果來看,整個電池包的液冷系統包括加熱、冷卻都展示出了非常好的性能,可以保證整個電池包無論在高温還是低寒的區域,始終工作在舒適的温度區間。

如果説“三維隔熱牆”是被動安全防護,如同汽車上的安全帶和氣囊,那電池安全監測和預警則是主動安全防護,相當於輔助駕駛系統。

因此,除單體電池的材料外,嵐圖在電池包原有温度電壓預警基礎上,獨創電池安全監測和預警模型,基於不同使用場景(例如平原與山區、南北方温度和濕度、高低海拔晝夜温差等),追蹤每一台車、每一塊電池的使用數據。

這是用户思維的體現,一旦有險情發生,將給電動車駕乘人員留出充足的反應時間。據悉,嵐圖FREE在電池安全性技術及測試領域,已作專利佈局。

不僅如此,基於用户對電池安全的焦慮,嵐圖汽車還定製化開發了車身防護、高強框架、壓力傳遞、形變吸能和電池雙保險共五大電池安全結構設計,最大化保障電池包安全。這就像是給電動車穿上了一身堅硬的鎧甲,分解碰撞壓力,有效保護電池包,令電動車一路披荊斬棘,安全無憂。

輕微碰撞時,嵐圖FREE高強度車身框架和門檻結構保護電池包免受撞擊;碰撞較激烈時,鋁合金框架與多條加強筋配合形成的電池外殼防護,以及多條橫縱加強梁構建的電池包橫樑防護,可以很好地分解碰撞壓力,有效保護電池包。

目前國標要求動力電池在發生熱失控後保證5分鐘不起火,給車內人員逃生時間。而嵐圖不僅做到不起火、不爆炸,甚至可以不冒煙,可以説在安全性上獲得了極大保證。

在研發測試環節,嵐圖汽車採用高於同級別車型的嚴苛測試標準,國際上電動汽車電池安全測試標準共計20餘項,然而,嵐圖汽車在此基礎上增加超60項,模擬用户各種極端用車場景,通過火燒、擠壓、温度衝擊、振動衝擊、底部球擊、冷卻液泄露等遠超國標的電池安全嚴苛測試,打造電池包全場景安全,真正做到讓用户安心,實現駕乘電動車出行的零焦慮體驗。

超強車身加持

電池包安全再升級

一個好的新品牌創業環境需要具備三個條件,賽道足夠大,革命化技術的誕生,和供應鏈系統的完整度。

除了對於動力電池系統的技術創新,嵐圖汽車對於車身架構同樣下了很大功夫。

兩項全球首創車身尖端技術:全球首創TRB+Patch複合結構熱成型A柱,並採用TRB熱成型工藝B柱;首次採用2000MPa鋁硅塗層材料的車門防撞梁,提升整車剛度、強度和耐用性。

去年,憑藉過硬的技術實力,嵐圖FREE驚豔亮相2020中國車身大會,以高強度輕量化白車身出色的安全性能,榮獲特別榮譽勳章。

可以看到,嵐圖不僅保證電池安全刷新行業標準,更在車身架構方面為用户提供全方位保護,體現了嵐圖對於用户安全的苛求與執着。

重新定義三元鋰電池安全標準

汽車由油到電,時代的交接點,一切都在變革之中,機會與挑戰並存,各大車企也在不斷嘗試,比亞迪的刀片電池和廣汽埃安前陣子發佈的“彈匣電池”,都引起了市場的關注,如果做一下比較,我們會發現,比亞迪的刀片電池跟嵐圖FREE電池包的化學體系不一樣,刀片電池採用的是磷酸鐵鋰,磷酸鐵鋰有它的侷限性,導致它要在特定的應用場景,比如在環境温度比較好的南方地區,對於車輛的動力性、加速等要求不是太苛刻的車型上運用,而嵐圖FREE的三元鋰電池低温性能優異,通常用於高端車型。

廣汽的彈匣電池則側重於傳統的熱管理、模組方面的結構防護,嵐圖的核心技術不太一樣,有首創的三維隔熱牆技術,從實驗結果來看也不一樣,它是目前三元鋰首例實現不冒煙不起火不爆炸的電池。

據《天天汽車》瞭解,嵐圖此次發佈的這款“不起火不冒煙不爆炸”純電版電池包電芯的供應商是三星SDI,嵐圖和供應商會相互駐點,共同研發適用於嵐圖產品需求的電芯和pack,這也是受益於嵐圖是“造車新實力”,與整個供應商體系都有深度的戰略合作。從電芯單體防護到整個電池包,不論是結構還是冷卻等方面,嵐圖都跟供應商做了很長時間的零部件層面以及整包層面的測試。

對於深耕中國市場50餘年的東風集團,作為傳統燃油汽車引領者,依託深厚的體系實力,領先的技術創新能力,和優秀的團隊管理能力,對於企業變革和未來發展方向有着清晰的規劃,嵐圖正在把握這個機會以及迎接將要面臨的挑戰。

“讓汽車驅動夢想,為美好生活賦能”,嵐圖致力於提供更美好的出行新體驗。

從核心技術來看,嵐圖汽車在新能源汽車最重要的動力電池方面已經能夠做到行業領先,重新定義了三元鋰電池的安全標準,對全球新能源汽車產業的發展具有重要意義。

在智能能力、豪華配置、續航能力的強力加持下,嵐圖在充分滿足當下用户的智能出行需求的同時,也不斷宣示自己是一個用户型科技汽車品牌。【iDailycar】