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继“刀片”后再迎“弹匣”,车企电池技术频频“出圈”为哪般?

作者:刘洋 2021-03-11 12:13

随着广汽埃安“弹匣电池”针刺试验结果的发布以及量产日程的明晰,三元锂电池技术路线的安全性获得重要进展。

在汽车产业电动化大潮之下,电池安全技术也正迅速进步。

去年3月,比亚迪发布“刀片电池”技术并进行针刺实验,引发了业界对于三元锂以及磷酸铁锂电池安全性的一次大讨论。

三元锂与磷酸铁锂两种不同技术路线之争,也成功从行业中“出圈”,进入到大众的认知当中。

能量密度和续航里程更高,但是在安全性方面相比磷酸铁锂电池有所不足的三元锂电池,终于迎来了“针刺”自证安全的机会。

日前,继比亚迪发布“刀片电池”后,又一家车企在电池安全领域公布新进展。

3月10日,广汽埃安正式发布“弹匣电池”,实现了三元锂电池包整包针刺不起火,同时,该电池能量密度提升9.4%,成本下降了10%。

WechatIMG232.jpeg弹匣电池针刺试验 图源:官方

“其实‘弹匣电池’和‘刀片电池’的技术路线类似,都调整了电池包(电芯-模组-电池包)的组合模式,改善整体空间利用率,并通过电池热管理系统、冷却系统等方面的设计优化了安全性和提升了能量密度”,3月11日,有新能源业界人士告诉时代财经。

为什么要用“针刺”?

所谓针刺实验,其全名为“针刺热扩散实验”,顾名思义,就是将一根针借助外力刺入电池包的单体电芯当中,观察其内部是否会出现蔓延以及电池包冒烟、自燃、起火等现象,从而测试整个电池包的安全性。

去年,比亚迪通过“针刺试验”成功将其刀片电池技术营销出圈,也将三元锂和磷酸铁锂两种电池技术路线的竞争带到了了大众视野中。

此次广汽埃安官方公布的“弹匣电池”整包针刺试验,也可看作是三元锂电池包在安全性方面的一次“反击”。

据中汽中心公布的研究结果表示,“热事故信号发出5分钟后,仅出现短暂冒烟,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。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,观察内部结构完好。”

WechatIMG230.jpeg实验观察 图源:官方

这也是行业首次通过三元锂电池整包针刺不起火试验。

WechatIMG231.jpeg针刺实验 图源:官方

值得注意的是,这项技术在突破了三元锂电池原有的安全性不足外,也已经具备了可量产的能力,广汽埃安方面预计今年这项技术就会陆续在旗下车型上搭载。

3月11日,有业界人士告诉时代财经,“其实‘弹匣电池’和‘刀片电池’的技术路线类似,都是改变了原来电芯在电池包内的组合模式,优化了电芯布置空间,提升能量密度的同时,加强了安全性”。

为什么是三元锂电池?

如今,电动车在市场出现的起火现象,往往都是由单个电芯热失控蔓延至整个电池包所致。而三元锂电池因为能量密度高的关系,稳定性相对较差,安全性上客观上要低于磷酸铁锂电池和锰酸锂电池。

对此,广汽埃安方面也承认,“三元锂电池的安全目前仍然是行业公认的痛点和难点”。

去年多起电动车自燃案例,更是直接挑动了社会大众对于电动车安全性的神经。

e850352ac65c1038296456ee38ce2315b17e89ee.jpg电动车自燃案例 图源:公开图片

虽然,三元锂电池有稳定性较差,安全性偏低的弱点,但在如今电动车行业的比拼中,续航里程已成为了消费者非常看重的一个指标之一,与产品体验直接关联。

特别是在目前中高端的电动车细分市场中,拥有更高续航里程的三元锂电池仍是主流选择之一。

因此,提升三元锂电池安全性,成为了放在电池供应商与车企前面的必须要跨过的坎。

去年9月,宁德时代董事长曾毓群在2020世界新能源汽车大会曾表示,宁德时代已开发出了可以做到不起火只冒烟的电池产品。“目前高能量密度,高安全性已经没有问题,只是低成本还需要时间解决”,他表示。

如今,随着广汽埃安针刺电池试验结果的发布以及量产日程的明晰,电动车在三元锂和磷酸铁锂两条技术路线上的安全性都得到了重要进步。

弹匣电池四大核心技术

据广汽埃安方面介绍,弹匣电池拥有四大核心技术,从而提升其安全性。

1、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,从而改善芯寿命,降低电芯短路风险;高安全电解液,通过特殊电解液添加剂,在加热至120 °C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。

4-1超高耐热稳定电芯.jpg图源:官方

2、 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 °C以上,从而有效保护电池整包。

4-2超强隔热电池安全舱.jpg图源:官方

3、 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。

4-3极速降温三维速冷系统.jpg图源:官方

4、 全时管控的第五代电池管理系统

弹匣电池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电池降温。全时巡逻模式和异常自救的应用,重新定义了三元锂电池主动安全的标准。

WX20210311-111556.png图源:官方

核心技术背后更深层次积累,是相应的人才储备。

据介绍,弹匣电池由广汽研究院、广汽硅谷研发中心、世界顶级电芯专家领衔开发,超过600人组成的国际顶级研发团队倾力打造,其中博士超过60位,比例超过10%。

另外,在专家团队方面,广汽还引入了多位有着超过40年经验的电池专家,比如日本电池专家大石繁,其拥有46年电池工作经验,曾任索尼电池技术部长,三星电池开发部长,日产电池研发主管。

还有日本电池专家绵田正治,拥有44年电池工作经验,曾任日本汤浅公司总工,研发部部长,日本蓝色能源技术部部长。

6-李院讲解图片.jpg广汽埃安人才基础 图源:官方

可以预见的是,随着车企与电池供应商在三元锂电池安全性方面取得快速的进步,未来的新能源市场,将会有更多具备竞争力的车型出现。

文章来源:时代财经 编辑:张泽