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劍指刀片電池,廣汽埃安彈匣電池是“真香”還是噱頭?

2021 年 05 月 22 日 10 : 50 原創(chuàng) 編輯:沈丹 來源:EV知道
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[ EV知道 實驗室 ]廣汽埃安的獨立無疑是成功的,無論品牌的辨識度、戰(zhàn)略的構(gòu)建,還是產(chǎn)品的打造,都獲得了較高的評價,這一點從銷量上就能夠看出來。2020年埃安銷量達(dá)60033輛,同比增長43%;2021年4月,埃安銷量達(dá)8309輛,同比增長110.4%;今年累計銷量達(dá)25985輛,同比增長117.4%,拿下了一張漂亮的銷量成績單。究其原因,編輯認(rèn)為最重要的是廣汽埃安既有出身傳統(tǒng)車企的根基,又能夠徹底擁抱互聯(lián)網(wǎng),在質(zhì)量、智能與服務(wù)三個方面進行深耕。近期,廣汽埃安在電池方面也有了新動作。

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”),號稱重新定義三元鋰電池安全標(biāo)準(zhǔn),整包針刺不起火——這不是廣汽埃安頭一回說的這么玄乎了。

劍指刀片電池,廣汽埃安彈匣電池是“真香”還是噱頭?

今年1月,廣汽埃安曾在其官方平臺發(fā)布石墨烯電池宣傳海報,醒目的 “8分鐘可充滿80%”、“NEDC續(xù)航1000公里”引人眼球。在海報發(fā)出之后,廣汽埃安及其新電池技術(shù)迅速成為行業(yè)熱議焦點,隨之而來的是大量質(zhì)疑,大部分人認(rèn)為這是噱頭。至于這究竟是對石墨烯電池的又一次消費,還是廣汽埃安真的能夠打通技術(shù)、成本,甚至整個產(chǎn)業(yè)鏈的壁壘,我們只有靜待量產(chǎn)車的問世了。

回到彈匣電池身上來,它究竟又是何方神圣?是商業(yè)炒作還是具備實際意義的技術(shù)突破呢?

彈匣電池是什么?怎樣做到“提升安全性”?

劍指刀片電池,廣汽埃安彈匣電池是“真香”還是噱頭?

彈匣電池采用了類似子彈匣的結(jié)構(gòu),將電芯放入結(jié)構(gòu)(整個電芯隔熱艙采用航天納米技術(shù),可承受1400℃高溫)中,實現(xiàn)安全性的提升,這個技術(shù)可以應(yīng)用于磷酸鐵鋰和三元鋰兩種材料的電池包中。

劍指刀片電池,廣汽埃安彈匣電池是“真香”還是噱頭?

眾所周知,目前在電動乘用車領(lǐng)域,動力電池基本集中在磷酸鐵鋰電池與三元鋰電池兩種。磷酸鐵鋰電池,成本低、循環(huán)壽命長、安全性較高,但能量密度相對較低,續(xù)航較短;三元鋰電池,能量密度高、續(xù)航比較長,但制約它的是安全性。很多企業(yè)在提升三元鋰電池的安全策略上下功夫,雖然不時傳來一些突破,但相關(guān)問題始終沒有得到徹底解決。

在電池技術(shù)難以突破的當(dāng)下,運用彈匣電池技術(shù),能夠把每個電池包里的單獨電芯都獨立置于安全艙之內(nèi),通過網(wǎng)狀納米孔隔熱材料和耐高溫上殼體設(shè)計,有效阻隔熱失控電芯的蔓延,避免由于電芯出現(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,隨后蔓延到整個電池包的自燃事件。

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(彈匣電池模組與普通電池模組熱失控分析對比)

當(dāng)然,如果僅僅是物理結(jié)構(gòu)上的設(shè)計優(yōu)化也是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,需要一套包含軟硬件一體化的安全技術(shù)解決方案?;谏弦欢挝覀冋劦降脑O(shè)計思路,彈匣電池采用類似安全艙的設(shè)計,當(dāng)偵測到電芯電壓或溫度等出現(xiàn)異常時,能夠自動啟動電池速冷降溫系統(tǒng)為電池降溫。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,散熱面積提升40%,電池散熱效率提升30%,不僅在日常使用時能夠保障電芯工作在合理溫度延長電芯壽命,同時在電芯發(fā)生熱失控時有效防止熱蔓延。

在軟件方面,廣汽埃安通過采用最新一代車規(guī)級電池管理系統(tǒng)芯片,可實現(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。可以24小時對電池狀態(tài)進行監(jiān)測,發(fā)現(xiàn)異常時,立即啟動電池速冷系統(tǒng)為電池降溫。

通過上述這一系列硬件、軟件上的技術(shù)加持,彈匣電池大幅提升了三元鋰電池系統(tǒng)的安全性。而且更值得一提的是,安全艙的加入,并沒有影響電池的能量密度。據(jù)廣汽埃安官方介紹,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%,成本還下降10%。

劍指刀片電池,廣汽埃安彈匣電池是“真香”還是噱頭?

其實,彈匣電池和比亞迪的刀片電池技術(shù)路線類似,都是調(diào)整電池包的組合模式,改善整體空間利用率,并通過電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等方面的設(shè)計提升了安全性。

針刺實驗結(jié)果令人滿意

去年3月,比亞迪在刀片電池發(fā)布之際,曾以“針刺試驗”證明刀片電池的可靠,效果可觀。今年3月,廣汽埃安也采用了這種證明方式,通過針刺熱擴散測試,對安全性進行驗證。只不過比亞迪刀片電池針對的是磷酸鐵鋰電池,而廣汽埃安針對的是采用彈匣電池技術(shù)的三元鋰電池。

現(xiàn)階段,我國對電動汽車動力蓄電池安全實施的是2020年5月12日發(fā)布的GB 38031-2020《電動汽車用動力蓄電池安全要求》,于2021年1月1日正式實施。該標(biāo)準(zhǔn)對之前實施的GB/T31485— 2015及GB/T31467.3—2015進行了部分修改與升級。

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測試中采用了8mm直徑的鋼針,并將電池包充至滿電狀態(tài)。鋼針越粗,電芯內(nèi)部短路越嚴(yán)重,能量越滿,熱失控的情況越劇烈。通過將鋼針刺入電池包內(nèi)部,造成電池內(nèi)部短路,進而促發(fā)電池?zé)崾Э兀梢詫﹄姵匕陌踩赃M行實際的檢驗。

劍指刀片電池,廣汽埃安彈匣電池是“真香”還是噱頭?

試驗中雖然電芯單體的最高溫度達(dá)到了686.7℃,但搭載彈匣電池技術(shù)的三元鋰電池包在發(fā)出熱事故信號后的5分鐘后僅出現(xiàn)了短暫的冒煙,并未發(fā)生起火和爆炸現(xiàn)象,滿足了GB 38031-2020《電動汽車用動力蓄電池安全要求》對電池單體發(fā)生熱失控后5分鐘內(nèi)不能起火爆炸的要求,為乘員預(yù)留出了逃生時間。在靜置48小時后,被刺電芯的電壓已經(jīng)降至了0V,溫度也恢復(fù)至室溫。此時再打開電池包觀察,內(nèi)部的結(jié)構(gòu)依舊保持完好,僅有被刺電芯模塊出現(xiàn)了熱失控現(xiàn)象,沒有蔓延到其他電芯。由此可見,彈匣電池技術(shù)對于熱失控的范圍和危害程度,起到了明顯的抑制作用。

5月20日,廣汽埃安再次對彈匣電池進行針刺試驗,這回試驗對象換成了化學(xué)性質(zhì)更穩(wěn)定的磷酸鐵鋰電池包。

劍指刀片電池,廣汽埃安彈匣電池是“真香”還是噱頭?

試驗結(jié)果顯示,磷酸鐵鋰(普通電池)整包在鋼針刺入電芯觸發(fā)熱失控后,出現(xiàn)了電壓下降、溫度上升現(xiàn)象,最高溫度為329.4℃,且出現(xiàn)冒煙現(xiàn)象,持續(xù)16分鐘;而磷酸鐵鋰(彈匣電池)整包被刺后,最高溫度僅為51.1℃,靜止48小時后,單體電壓降至0V,溫度降為室溫,且無冒煙、無起火和爆炸現(xiàn)象,電池包狀態(tài)穩(wěn)定,打開電池系統(tǒng)外殼,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)完好。

劍指刀片電池,廣汽埃安彈匣電池是“真香”還是噱頭?

從試驗數(shù)據(jù)上看,電池包在針刺后反應(yīng)的劇烈程度遠(yuǎn)小于普通磷酸鐵鋰電池包,進一步提升了磷酸鐵鋰電池系統(tǒng)的安全性。

全文總結(jié):整體而言,彈匣電池在一定程度上實現(xiàn)了三元鋰電池安全性的大幅提升,同時也為今后的技術(shù)路線提供了更多的參考,即:除了在電芯的安全上下功夫外,還可以從系統(tǒng)集成、動態(tài)監(jiān)控和系統(tǒng)防護等角度進行系統(tǒng)性的安全設(shè)計。遺憾的是,目前行業(yè)對三元鋰電池本身依然沒有本質(zhì)上的突破。不過這對于消費者層面來說已經(jīng)足夠,能夠保障對于車內(nèi)人員最重要的5分鐘,并且最大程度上控制電池包不會整個起火,進而燒毀車輛。據(jù)了解,彈匣電池今年開始將會在 AION 全系車型上陸續(xù)搭載,到時自有消費者的檢驗。就像那句話說的:不急,讓子彈再飛一會兒。倒也正應(yīng)了彈匣電池這個名字。

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