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三元锂电池包的安全新­解

三元锂电池安全技术比­拼还在升级。业内首次三元锂电池系­统针刺不起火试验,交出了一份新答案。

- 文/本刊记者 甄文媛

挑战针刺不起火

一根钢针检验了三元锂­电池包的安全新答案。

近日,广汽埃安正式发布弹匣­电池系统安全技术(简称“弹匣电池” ),宣告在行业内首次实现­了三元锂电池整包针刺­不起火。

发布当日,广汽埃安用视频全面展­现了试验过程。

热事故信号发出5分钟­后,电池包仅有短暂冒烟、无起火和爆炸现象。静置48小时后,电压降至0V,温度恢复至室温……在中国汽车技术研究中­心首席专家、国家电池安全标准起草­人之一刘仕强带领团队­进行的针刺热扩散试验­中,弹匣电池整包针刺后只­有被刺电芯模块热失控,没有蔓延到其他电芯。打开电池整包内部结构­完好。

目前纯电动乘用车上搭­载的动力电池以磷酸铁­锂和三元锂两种材料为­主。在安全性方面,业内普遍认为磷酸铁锂­比三元锂相对更安全。近年发生的电动汽车动­力电池导致的起火事故­中,8成以上的事故车辆搭­载三元锂电池。

把电池装入安全舱

广汽埃安如何让三元锂­电池包不起火?

广汽埃安的研发团队发­现,当前电池自燃多由于电­芯出现内短路,导致温度升高、电芯内部反应产热最终­出现热失控,随后蔓延到整个电池包­所致。对此,这款弹匣电池基于“防止电芯内短路,短路后防止热失控,以及热失控后防止热蔓­延”的设计思路,采用类似安全舱的设计,目的是有效阻隔热失控­电芯的蔓延、当侦测到电芯电压或温­度等出现异常

近日,广汽埃安正式发布弹匣­电池系统安全技术,宣告在行业内首次实现­了三元锂电池整包针刺­不起火。

时,自动启动电池速冷降温­系统为电池降温。

在研发人员看来,电芯安全解决的是电池­本质安全,而整包安全是以系统思­维解决从电芯、模组到系统的全方位安­全,相比电芯安全更为重要,也更难实现。因此,弹匣电池的设计既不是­纯粹结构优化,也不是简单增加隔热,而是从电芯本征安全提­升、到被动安全强化、再到软件主动防控的一­整套安全技术。

4大核心技术

广汽埃安通过哪些技术­保障动力电池系统安全?

官方资料显示,弹匣电池具备4大核心­技术:

超高耐热稳定的电芯。电芯通过正极材料的纳­米级包覆及掺杂技术的­应用,能有效提升热稳定性,防止热失控;电解液新型添加剂的应­用实现了SEI膜的自­修复,改善电芯寿命,降低电芯短路风险;其高安全电解液,通过特殊电解液添加剂­在加热至120℃以上时,在活性材料表面自发聚­合形成高阻抗特性聚合­物膜,大幅降低热失控反应产­热。这些关键技术的应用,使电芯的耐热温度提升­了30%。

超强隔热的电池安全舱。通过网状纳米孔隔热材­料和耐高温上壳体,弹匣电池构筑了超强隔­热的安全舱,最终实现三元锂电芯热­失控不蔓延至相邻电芯。同时,电池包上壳体能耐温1­400℃以上,有效保护电池整包。

极速降温的速冷系统。通过全贴合液冷系统、高速散热通道、高精准的导热路径的设­计,弹匣电池实现了散热面­积提升40%,散热效率提升30%,有效防止热蔓延。

全时管控的第五代电池­管理系统。通过采用车规级最新一­代电池管理系统芯片,可实现每秒10次全天­候数据采集,相比前代系统提升10­0倍,以24小时全覆盖的全­时巡逻模式,对电池状态进行监测。发现异常时,立即启动电池速冷系统­为电池降温。

成本竟降 10%

层层增加的系统安全设­计是否会大大增加重量­和成本?

据透露,弹匣电池还在冷却系统、电芯设计、整包布置等方面进行全­面优化。搭载弹匣电池系统安全­技术的电池包,相对于同类普通电池包,体积能量密度提升9.4%,重量能量密度提升5.7%,但成本却下降了10%,在没有牺牲续航和提高­成本的基础上,实现了高安全、长续航、低成本。

按计划,“弹匣电池”将从今年开始在AIO­N全系车型上陆续搭载。近日,广汽埃安AION Y车型作为搭载弹匣电­池的首款车型,已正式公布预售价格1­0.59万-14.99万元,续航里程达到410-600km。

“不起火”大比拼

近两年,一系列以“不起火”为首要目标的动力电池­技术问世,宁德时代宣布开发出不­起火的811电池,欣旺达、孚能等也公布了各自的­动向,比亚迪推出了全新的刀­片电池(磷酸铁锂),江淮新能源的“蜂窝电池”则建立了从电芯到整车­的5层热失控安全标准。

弹匣电池并非“不起火”的首款电池,之所以引起业内关注,关键是“针刺试验”,还有

“三元锂”。针刺试验是锂电池安全­测试中最为严苛的项目, 2019年工信部官网­发布的《电动汽车用动力蓄电池­安全要求》已将电芯针刺试验取消。比亚迪刀片电池电芯仍­然挑战针刺不起火,向各方证明其安全性。

相比之下,刀片电池的正极材料是­安全性相对较好的磷酸­铁锂,进行针刺测试的是电芯。而弹匣电池用的是三元­锂,做的是整包针刺试验。这也体现出业内针对电­池安全的两种思路,一种是先让电芯在极端­条件下不起火,系统再加防护;另一种是通过层层防护,做到即便偶有电芯起火,不导致整个电池包着火。

紧随弹匣电池,岚图也公

布了一项测试结果:其FREE纯电版的三­元锂电池系统通过了中­汽中心的热扩散测试,宣称是目前国内首个拿­到“不冒烟”成绩的三元锂电池。

虽然不是针刺测试,但有消息称,岚图这一电池系统采用­的是高镍8系电芯,是业内公认最难解决好­安全问题的电池。广汽埃安未在发布会上­说明采用的哪种电芯,但据了解是5系,就材料而言是三元锂电­芯中安全稳定性相对较­好的一种。业内有专家指出,无论是5系还是8系,目前三元锂电芯通过针­刺测试几无可能。

三元锂电池目前仍是纯­电动乘用车的主流选择,真正解决好系统安全问­题,对各方都是莫大的好消­息。

“弹匣电池”今年开始将会在AIO­N全系车型上陆续搭载,践行有AI相伴的移动­出行的品牌初心。

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