來源:排氣管
當前,全球汽車產業電動化已是大勢所趨,大家對動力電池的關注越來越高,新能源汽車最核心的技術是提供能量的電池,目前市面上最常見的就是磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池。
能夠同時存在兩種電池,正是因為它們各自有著不同的屬性:磷酸鐵鋰電池的優勢是安全性高、循環壽命長、制造成本低;而三元鋰電池的優勢是能量密度高、抗低溫性能強。
近幾年各車企的選擇,從磷酸鐵鋰電池快速切換到三元鋰電池,再一步步逐漸考慮選擇磷酸鐵鋰電池——磷酸鐵鋰電池與三元鋰電池的拉鋸過程,見證了中國新能源市場的演變。數據統計顯示,2020年1-12月,磷酸鐵鋰電池的裝車量同比累計增長20.6%,而三元鋰電池的裝車量則呈現出同比下滑4.1%的態勢。
既然各有優勢,為何三元鋰電池的裝車量出現了下滑?答案是——因為三元鋰電池的缺點涉及到了一個致命問題:安全。
由于三元鋰電池中的鎳元素比重大,活躍度高,所以先天就有著“熱失控”的劣勢。曾經那些歷歷在目的自燃事件,基本是三元鋰電池的鍋,這也導致許多廠家開始換回磷酸鐵鋰電池,比如特斯拉的國產Model 3。畢竟和安全相比,能量密度和抗低溫性能都是次要的。
但三元鋰電池的優勢依舊是不可忽視的,而且安全性也在逐步提升,這也是為什么如今市面上多半新能源汽車采用的還是三元鋰電池。
如果能更好的解決三元鋰電池的安全問題,那不就更好了嗎?
這是許多消費者的心聲,同樣也是眾多車企一直在努力的目標。
廣汽埃安率先交出了答卷。
3月10日,廣汽埃安正式發布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”),它采用的正是三元鋰電池,并且標榜“彈匣電池”將重新定義三元鋰電池安全標準。
廣汽埃安是在虛張聲勢?還是真的要問鼎山巔?
何為“彈匣電池”?
其實從名字我們就能略知一二,廣汽埃安“彈匣電池”依舊是以三元鋰電池為基礎,其根本結構并沒有發生變化,原先該有的優勢還在。
所以,“彈匣電池”的真正意義在于給電池包加了一個“金鐘罩”。
當前電池自燃多由于電芯出現內短路,導致溫度升高,電芯內部反應產熱最終出現熱失控,隨后蔓延到整個電池包所致。電芯安全解決的是電池本質安全,而整包安全是以系統思維解決從電芯、模組到系統的全方位安全,相比電芯安全更為重要。
知道了問題所在,廣汽埃安便基于“防止電芯內短路,短路后防止熱失控,以及熱失控后防止熱蔓延”的設計思路,給電池包采用了類似安全艙設計,這其中有四大核心技術。
一、超高耐熱穩定的電芯
電芯通過正極材料的納米級包覆及摻雜技術的應用,能有效提升熱穩定性,防止熱失控;電解液新型添加劑的應用實現了SEI膜的自修復,從而改善電芯壽命,降低電芯短路風險;高安全電解液,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。這些關鍵技術的應用,使電芯的耐熱溫度提升了30%。
二、超強隔熱的電池安全艙
通過網狀納米孔隔熱材料和耐高溫上殼體,彈匣電池構筑了超強隔熱的安全艙,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,從而有效保護電池整包。
三、極速降溫的速冷系統
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,彈匣電池實現了散熱面積提升40%,散熱效率提升30%,有效防止熱蔓延。
四、全時管控的第五代電池管理系統
通過采用車規級最新一代電池管理系統芯片,可實現每秒10次全天候數據采集,相比前代系統提升100倍,以24小時全覆蓋的全時巡邏模式,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。全時巡邏模式和異常自救的應用,重新定義了三元鋰電池主動安全標準。
“彈匣電池”不僅比同類的三元鋰電池包更加安全,同時,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%,可以說是目前行業內首屈一指的存在。
“彈匣電池”的真實安全性如何?
說的這么漂亮,“彈匣電池”的安全性能不能禁得起考驗?
目前行業內針對動力電池安全性最嚴苛的測試方式是針刺測試,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段時間,不起火、不爆炸的才算合格。
廣汽埃安非常自信的選擇了這項最為嚴苛的挑戰進行測試,結果究竟如何?
試驗結果顯示,廣汽埃安的三元鋰(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,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。針刺后只有被刺電芯模塊熱失控,沒有蔓延到其他電芯。打開電池整包,觀察內部結構完好。
這是行業首次通過三元鋰電池整包針刺不起火試驗,足以證明廣汽埃安的“彈匣電池”有著非??煽康陌踩?。
實際上,這并不是三元鋰電池整包第一次挑戰針刺實驗,此前寧德時代就做過一次測試,電池包甚至連冒煙都沒有,看似結果喜人,實則是因為鋼針連電池包的殼體都沒有刺穿,根本沒有傷到電池。
如此看來,廣汽埃安在三元鋰電池技術成果上,已經處于行業領先水平。
寫在最后
廣汽在電動化技術研究方面的時間已經超過了10年,形成了大量技術成果和人才儲備,這也是獨立后的廣汽埃安之所以能在電池安全領域實現重大突破的根源所在。此前,廣汽埃安還承諾過,將在年內推出NEDC續航1000公里的硅負極電池,8分鐘可充滿80%的石墨烯基快充電池也已提上日程。
如今,“彈匣電池”已來,并且會在今年內陸續搭載在廣汽埃安的全系車型上。講真,我已經開始相信廣汽埃安能把另外兩個夸下的“???rdquo;實現了,最終會交出怎樣的答卷?我們共同期待。