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三元電池針刺不起火電池來了

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2021年05月11日  

動力鋰電池技術再迎重大突破,這次是基于三元電池的安全問題。


三月十日,廣汽埃安公布新一代動力鋰電池安全技術-彈匣電池,這是歷史首次實現了三元鋰離子電池整包針刺不起火!


圖片來源:廣汽埃安視頻截圖


在廣汽埃安公布的一段視頻中,試驗結果顯示,廣汽埃安的彈匣電池整包,在試驗過程中熱事故信號發出5分鐘后,僅出現短暫冒煙(1分鐘),無起火和爆炸現象。靜置48小時后,電壓降至0V,溫度恢復至室溫!


廣汽埃安表示,搭載這一技術的動力鋰電池將于今年開始在AION全系車型上陸續搭載。


什么是針刺測試


針刺測試,是對動力鋰電池安全性最嚴苛的測試方式,用直徑5-8mm的鋼針將電池刺穿造成內部短路,并讓鋼針在電池內停留一個小時,不起火不爆炸的才算合格。


比亞迪副總裁何龍曾表示:“電池的針刺測試,就像攀登珠穆朗瑪峰相同,難度非常大。”不過,在2020年三月,比亞迪的刀片電池已經通過針刺測試,成為比亞迪電池安全的象征。


因為針刺測試過于困難,公布于2020年五月十二日,于2021年一月一日正式實行的最新版國家強制標準《電動汽車用動力蓄電池安全要求GB38031-2020》中,共有21項安全測試,但無針刺實驗。


《電動汽車用動力蓄電池安全要求》的要求是,規定電池在發生熱失控后5分鐘內不得發生起火和爆炸。


但是,新能源汽車的最大痛點仍然是安全問題。例如,比亞迪得益于刀片電池的安全,旗下配套刀片電池的車型銷量節節攀升;又如,現代汽車因為電池系統存在起火風險,不得不召回超過8萬輛電動汽車,合計損失超80億元人民幣。


寧德時代也曾進行過針刺測試。不過,在寧德時代的針刺測試中,鋼針斷了。隨后,寧德時代宣布研發永不起火的電池。


2020年年底,欣旺達采用鎳5X三元材料體系,“只冒煙、不起火”動力鋰電池解決方法亮相。欣旺達通過視頻展示其“只冒煙、不起火”電池包實驗,通過加熱一顆電芯,引起熱失控冒煙,實驗結果顯示,周邊電芯溫度升高但不觸發熱失控。


三元電池沒有正式通過針刺測試的案例,直至廣汽埃安公布彈匣電池。


彈匣電池的能力


據了解,彈匣電池采用類似彈匣安全艙的設計,可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,自動啟動電池速冷降溫系統為電池降溫。


這是從電芯本征安全提升、到被動安全強化、再到軟件主動防控的一整套安全技術,是軟硬件一體化的智能安全技術。


圖片來源:廣汽埃安


彈匣電池行業首次實現了三元鋰離子電池整包針刺不起火。


圖片來源:廣汽埃安


彈匣電池有著四大核心技術。


1、電芯超高耐熱并穩定


廣汽埃安通過對電芯正極材料的納米級包覆及摻雜技術的應用,有效提升了電芯的熱穩定性,防止熱失控。電芯內電解液添加了新型添加劑,可以實現SEI膜的自修復,從而改善電芯壽命,降低電芯內短路風險。


彈匣電池電芯中的電解液通過特殊電解液添加劑,在加熱至120℃以上時,在活性材料表面自發聚合形成高阻抗特性聚合物膜,大幅降低熱失控反應產熱。


這些技術的應用,使電芯的耐熱溫度提升了30%。


圖片來源:廣汽埃安


2、電池安全艙超強隔熱


“彈匣電池”通過網狀納米孔隔熱材料和耐高溫上殼體設計,可以讓電池包內的每個電芯都擁有超強隔熱的安全艙,最終實現三元鋰電芯熱失控不蔓延至相鄰電芯。


同時,電池包上殼體能耐溫1400℃以上,從而有效保護整個電池包。


圖片來源:廣汽埃安


3、速冷系統極速降溫


“彈匣電池”通過全貼合液冷系統、高速散熱通道、高精準的導熱路徑的設計,散熱面積提升40%,散熱效率提升30%。


圖片來源:廣汽埃安


4、第五代電池管理系統全時管控


廣汽埃安通過采用最新一代車規級電池管理系統芯片,可實現每秒10次全天候數據采集,相比前代系統提升100倍。可以24小時對電池狀態進行監測,發現異常時,立即啟動電池速冷系統為電池降溫。


圖片來源:廣汽埃安


據廣汽埃安方面介紹,搭載彈匣電池系統安全技術的電池包,相關于同類普通電池包,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%。


這真正做到了高安全、長續航、低成本的高度融合!


圖片來源:廣汽埃安


寫在最后


據了解,彈匣電池是由廣汽研究院、廣汽研究院硅谷中心、世界電芯專家領銜開發,超過600人組成的國際研發團隊傾力打造。


該項目歷時3年半,投入超3.5億元。


彈匣電池研究團隊進行了下至材料級、電芯級,上達整包、整車級的安全驗證,合計超過1200多次各類仿真及試驗,在各類測試中確保彈匣技術的安全水平。


從動力鋰電池過流保護、電池熱抑制方法、電池熱失控監控及預警等方面進行研究開發,形成了國際領先的專利群,包含80多項專利,發明占比超過70%。


彈匣電池還得益于廣汽在電動化技術方面長期的資源投入和技術積累。


首先,廣汽擁有業內領先的電池試驗室、專業測試場和電池Pack生產車間,具備獨立的電池包自主設計和生產制造能力。


其次,廣汽埃安系列產品已擁有超10萬用戶,每天出現超1500萬公里的行駛里程,這帶來了海量的電池運行數據,為彈匣電池研發供應堅實的數據支撐。


所有這些,讓彈匣電池終露面。


而總的來說,廣汽埃安針刺不起火的彈匣電池系統安全技術的公布,標志著三元電池的安全也上升到全新的高度,重新含義了三元鋰離子電池的安全標準!


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