作者:劉志偉
根據中汽協資料顯示,2020年新能源汽車產銷分別完成136.6萬輛和136.7萬輛,同比分別增長7.5%和10.9%。
是的,毫無疑問汽車電氣化浪潮正快速奔湧而來。不過,在電氣化高速發展的同時,電動車“自燃起火爆炸”的駭人陰影也一直伴隨左右。如今動力電池安全已經成為消費者購買電動車需要考慮的重要因素之一,這一問題也是關乎著新能源汽車產業能否健康可持續發展的核心要素。
在談動力電池安全這個問題之前,先聊聊目前市面上的兩種主流的動力電池技術路線:磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池。
磷酸鐵鋰電池的優勢是壽命更長、成本更低,因而在中低續航車型中得到廣泛的應用。並且由於磷酸鐵鋰電池具有耐高溫性(分解溫度在800℃),所以除非極端情況下,磷酸鐵鋰電池基本不可能自燃,其安全性已被行業相對認可。
相比之下,三元鋰電池不論是成本控制還是耐高溫性都無法與磷酸鐵鋰電池相媲美,只是前者在能量密度和電耗上相較後者有著巨大優勢。因此,如果企業需要打造一輛中高續航的電動車,三元鋰電池就必然是首選。
只不過,三元鋰電池的安全問題在之前一直是行業公認的痛點和難點。
之前?沒錯。3月10日晚,廣汽埃安釋出了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”)之後,這個“痛點”已經成為了過去式,至少對於廣汽埃安來說確實如此。
什麼是彈匣電池?
彈匣電池是一個從電芯本徵安全提升、整包被動安全強化、再到主動安全防控的一整套安全技術。它採用了類似彈匣安全艙的設計,能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、超強隔熱的電池安全艙、極速降溫的速冷系統,以及全時管控的第五代電池管理系統。
首先,超高耐熱穩定的電芯,透過正極材料的奈米級包覆及摻雜技術,加上電解液新型新增劑的應用,使其耐熱溫度提升了30%,同時網狀奈米孔隔熱材料和耐高溫上殼體又組成了超強隔熱的電池安全艙。
其次,全貼合液冷系統、高速散熱通道和高精準的導熱路徑組成的極速降溫的速冷系統,可以幫助動力電池的散熱面積提升40%,散熱效率提升30%。
最後,最新一代的電池管理系統晶片,可實現每秒10次全天候資料採集,以24小時全覆蓋的全時巡邏模式,對電池狀態進行監測。如果發現異常,將會立即啟動電池速冷系統為電池降溫。
彈匣電池到底有多安全?
都說說得好不如做得好,那麼彈匣電池到底有多安全呢?
2021年,中國汽車技術研究中心首席專家、國家電池安全標準起草人之一劉仕強博士帶領團隊,在中國汽車技術研究中心對廣汽埃安三元鋰(彈匣電池)整包進行了針刺熱擴散試驗。
該試驗的目的是為了驗證電池系統在動力電池單體發生熱失控時,能否具備有效保護駕乘人員安全逃生的能力。
目前國家強制性標準規定的針刺觸發熱失控的試驗方法如下:將動力電池樣品充電至90%以上,採用直徑為3mm-8mm的鋼針以0.1mm/s-10mm/s的速度,垂直於電池極片的方向貫穿樣品,在針刺點附近佈置溫度感測器。此標準必須保證5分鐘內電池不起火,以便留給車內人員安全逃生的時間。
根據廣汽埃安的三元鋰(彈匣電池)的試驗結果顯示,其電池整包在試驗過程中熱事故訊號發出5分鐘後,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組熱失控,沒有蔓延到其他電芯。開啟電池整包,觀察內部結構完好。
值得一提的是,廣汽埃安在測試中還採用了國標最嚴苛條件(8mm鋼針和100%電量),並且完全實現“不起火”。據悉,這也是行業首次透過三元鋰電池整包針刺不起火試驗,說明三元鋰電池的安全性取得了歷史性的突破。
那麼關鍵的問題來了。彈匣電池貴嗎?
雖然彈匣電池增加了大量的安全設計,但研發團隊同時在冷卻系統、電芯設計、整包佈置等方面進行了全面最佳化,其能量密度相對於同類普通電池包,同體積的能量密度提升了9.4%,同重量能量密度提升了5.7%。更為關鍵的是,成本甚至還下降了10%。
寫在最後:
彈匣電池系統安全技術的正式釋出,不僅讓我們看到了廣汽埃安出色的研發實力,也標誌著動力電池安全上升到了一個全新的高度。同時廣汽埃安認為,提升電池安全是整個行業共同的責任,表示願意敞開懷抱,與更多夥伴共同探討和分享彈匣電池系統安全技術,為推動行業發展貢獻廣汽埃安的力量。據悉,廣汽埃安從今年開始將會在AION全系車型上陸續實裝彈匣電池。
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