電池上殼體能耐溫1400℃ 廣汽埃安彈匣電池何德何能?

盡管電動(dòng)車在現(xiàn)如今早已不是啥新鮮事物，可但凡這些掛著綠牌的無(wú)聲交通工具出個(gè)大事小情，一定會(huì)被掛到網(wǎng)上，接受全國(guó)網(wǎng)民的聲討，起火自燃者尤甚?？磥?lái)電動(dòng)車安全性，還是最能觸動(dòng)到大家伙那根敏感的神經(jīng)，而這其中，電池的安全就尤為重要了。

前有比亞迪秀“刀片”，后有廣汽埃安亮“彈匣”

以目前電動(dòng)車主流的動(dòng)力電池技術(shù)路線來(lái)看，電池的種類主要有兩種，磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池。二者的優(yōu)缺點(diǎn)相信各位也應(yīng)該有個(gè)大致了解，簡(jiǎn)要總結(jié)一下就是：

磷酸鐵鋰電池：能量密度低，安全性高，循環(huán)壽命長(zhǎng)，成本更低；三元鋰電池：能量密度高，低溫性能好，充電效率高。根據(jù)當(dāng)前市場(chǎng)實(shí)際使用情況來(lái)看，磷酸鐵鋰電池、三元鋰電池兩種技術(shù)路線，在未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)仍將并行發(fā)展。

顯然，如果僅從電芯安全角度來(lái)考慮，磷酸鐵鋰是個(gè)不錯(cuò)的選擇，比亞迪的“刀片電池”便是如此。去年6月，比亞迪推出形似“刀片”磷酸鐵鋰單體電池，并以此挑戰(zhàn)中汽研的“針刺實(shí)驗(yàn)”，電池?zé)o煙、無(wú)明火，表面溫度不超過60℃，而三元鋰電池從未成功挑戰(zhàn)過該項(xiàng)目。畢竟以三元鋰電池材料配方和我們多年的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)來(lái)看，針刺必然造成內(nèi)部短路，從而發(fā)生噴射、爆燃等劇烈反應(yīng)，此前許多電動(dòng)車自燃的案例便是如此。

時(shí)間來(lái)到2021年3月，三元鋰電池?zé)o法挑戰(zhàn)“針刺實(shí)驗(yàn)”，安全性差這些缺點(diǎn)，有可能被打破。近日，廣汽埃安發(fā)布了新一代動(dòng)力電池安全技術(shù)——彈匣電池系統(tǒng)安全技術(shù)（簡(jiǎn)稱“彈匣電池”），公然挑戰(zhàn)“電池安全測(cè)試的珠穆朗瑪峰”針刺實(shí)驗(yàn)，并首次實(shí)現(xiàn)了三元鋰電池整包針刺不起火。

我們先來(lái)回顧一下這次“彈匣電池”針刺實(shí)驗(yàn)：

電池整包的SOC為100%，也就是滿電狀態(tài)，刺針為直徑8mm鋼針。

實(shí)驗(yàn)過程中，被刺電芯部位出現(xiàn)明顯冒煙，持續(xù)近2分鐘，記錄的最高溫度為686.7℃，無(wú)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，針刺位置上方的電池外殼漆皮受熱脫落，外觀整體保持良好。

打開電池整包，觀察內(nèi)部結(jié)構(gòu)完好。

在電池安全測(cè)試中最嚴(yán)苛的針刺實(shí)驗(yàn)中獲得如此表現(xiàn)，廣汽埃安的“彈匣電池”可真不簡(jiǎn)單，那么它是如何做到的呢？

電動(dòng)車三元鋰電池的自燃多是由于電芯出現(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，隨后蔓延到電池包乃至整臺(tái)車。電芯的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)，而“彈匣電池”就是解決的電池整包安全。

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)，造型有些類似機(jī)槍彈匣，這也是它名稱的由來(lái)。這樣的設(shè)計(jì)，可以有效阻隔熱失控電芯的蔓延、當(dāng)偵測(cè)到電芯電壓或溫度等出現(xiàn)異常時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)電池速冷降溫系統(tǒng)為電池降溫。

據(jù)官方資料，彈匣電池具備四大核心技術(shù)：

一、超高耐熱穩(wěn)定的電芯。電芯通過正極材料的納米級(jí)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、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、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、全時(shí)管控的第五代電池管理系統(tǒng)。通過采用車規(guī)級(jí)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(duì)電池狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。發(fā)現(xiàn)異常時(shí)，立即啟動(dòng)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(dòng)安全的標(biāo)準(zhǔn)。

官方資料有些長(zhǎng)，我的總結(jié)就是：

被動(dòng)安全方面：通過正極材料納米級(jí)包覆和摻雜技術(shù)以及電解液添加劑，使得電芯更耐熱；形似彈匣的電池倉(cāng)又能有效隔絕電芯之間的熱失控；全貼合液冷系統(tǒng)提升散熱效率。

主動(dòng)安全方面：整車采用全新的電池管理芯片，全天候主動(dòng)檢測(cè)電池狀態(tài)。

同時(shí)廣汽埃安還表示，彈匣電池不僅增加了大量的安全設(shè)計(jì)，還同時(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。因此，搭載彈匣電池系統(tǒng)安全技術(shù)的電池包，相對(duì)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%。

總結(jié)

從理論到實(shí)驗(yàn)室測(cè)試，廣汽埃安的彈匣電池都向我們展現(xiàn)出了極佳的安全性，將三元鋰電池做到不懼針刺實(shí)驗(yàn)實(shí)屬不易。據(jù)了解，廣汽從動(dòng)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(guó)際領(lǐng)先的專利群，包含80多項(xiàng)專利，發(fā)明占比超過70%，而彈匣電池也體現(xiàn)了廣汽埃安電池安全的最高水平。

據(jù)悉，“彈匣電池”今年開始將會(huì)在AION全系車型上陸續(xù)搭載。于行業(yè)，它為新能源汽車產(chǎn)業(yè)提供了更安全的三元鋰電池整包解決方案，同時(shí)還能刺激廠商對(duì)電池安全技術(shù)上的研發(fā)；于用戶，三元鋰電池的高性能和長(zhǎng)續(xù)航人人愛，安全性方面的提升自然是多多益善啦！