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解决电动车自燃起火 这些车企的电池技术有多安全?

  • 2021-04-06 09:24
  • 来源:电车资源 大师兄

摘要:随着电池新技术不断成熟,动力电池的安全性逐渐成为各方关注的焦点,特别是受到纯电动汽车起火事件的影响,业内外人士对于电动汽车的安全性更是争议不断。

随着电池新技术不断成熟,动力电池安全性逐渐成为各方关注的焦点,特别是受到纯电动汽车起火事件的影响,业内外人士对于电动汽车的安全性更是争议不断。而为了让消费者打心底里认可纯电动汽车的安全性,不少车企都发布了自家最新的电池安全技术成果,下面我们一起来了解一下。

解决电动车自燃起火 这些车企的电池技术有多安全?

● 比亚迪“刀片电池”

解决电动车自燃起火 这些车企的电池技术有多安全?

去年3月29日,比亚迪官方携“刀片电池”首次公开亮相,当时现场用直径为5mm的钢针,以垂直角度贯穿充满电的三元锂电池、普通磷酸铁锂电池和刀片电池。而实验结果显示,刀片电池非常安全,没有出现热失控,但三元锂电池穿刺后瞬间起火冒烟。

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比亚迪“刀片电池”中的所谓“刀片”指的是其单体电芯的形状,由于其电芯形状十分特别,又长又薄,就像刀片一样,故称之为“刀片电池”。而它在化学层面上的本质仍然是我们熟知的磷酸铁锂电池,但通过不断优化的物理结构设计以及材料更新,使其拥有更高的安全性和能量密度。

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那么,刀片电池是如何做到的?首先,从电池的结构入手,突破传统电池框架的限制,打造了长条形的磷酸铁锂电芯,再通过CTP(Cell to Pack)设计思路,直接取消了电池包内部的框架,通过横向密集排列的多排电芯,将内部空间的利用率提升到了60%左右。

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新的CTP设计思路带来的直接好处就是电池包整体的能量密度以及容量的提升,而且由于减少了电池组装模组的端板、侧板以及用于固定模组的框架、螺栓等紧固件,还降低了部分制造成本,提升制造效率。以比亚迪期间车型汉EV为例,其搭载的刀片电池总容量为76.9kWh,能量密度达到140Wh/kg,工信部最高续航里程能够达到605km。

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除了提升电池性能之外,更重要的是刀片电池的安全性有了更多的保障。这是因为刀片电池采用长条结构,天然具备散热面积大的优点,与此同时整个电路的回路长,产热能力低,再加上磷酸铁锂正极材料本身的热稳定性就比三元锂要好不少,在500℃以内都有着极高的稳定性。所以,刀片电池出现热失控或自燃的概率就小很多。

● 广汽埃安“弹匣电池”

3月10日,广汽埃安发布新一代动力电池安全技术—弹匣电池系统安全技术(简称“弹匣电池”),并对搭载了弹匣电池系统安全技术的三元锂电池整包进行了针刺热扩散试验。

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试验结果显示,广汽埃安的三元锂(弹匣电池)整包在试验过程中热事故信号发出5分钟后,仅出现短暂冒烟(1分钟),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。

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据悉,广汽埃安的弹匣电池,是一个专门提升动力电池安全性的系统性技术,它不是纯粹的结构优化,也不是简单的增加隔热,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,同时也是一个软硬件一体化、具备超高防御能力的智能安全技术。

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广汽埃安的“弹匣电池”主要拥有四大核心技术,首先是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,从而改善电芯寿命,降低电芯短路风险。

解决电动车自燃起火 这些车企的电池技术有多安全?

再然后是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,从而有效保护电池整包。配合极速降温的速冷系统与全时管控的第五代电池管理系统,实现了散热面积提升40%,散热效率提升30%,有效防止热蔓延。

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广汽埃安方面称,弹匣电池虽然增加了大量的安全设计,但同时在冷却系统、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%,成本下降10%。

● 岚图“三维隔热墙”技术电池

3月17日,岚图汽车在线上举办了一场技术分享会,对即将在今年推出首款车型岚图FREE搭载的三元锂电池包进行了技术解读。

解决电动车自燃起火 这些车企的电池技术有多安全?

不同于热门的“针刺试验”,岚图汽车在电池安全测试上采用的是加热方式。具体测试方式是将三元锂电池包通过加热装置加热到300℃,至发生热失控。而在电池包热失控触发并发出热事件报警信号后,岚图FREE的电池包系统“不冒烟、不起火、不爆炸”。对此,岚图汽车表示,FREE电池包主要有三大优势:首创“三维隔热墙”技术、BMS独创电池安全监测和预警模型、高安全电池PACK方案。

解决电动车自燃起火 这些车企的电池技术有多安全?

岚图FREE“三维隔热墙”技术是指在电池包内使用超强高分子隔热阻燃材料(一般隔热材料仍会在触发热失控后致电池包冒烟或起火,三维隔热墙技术可做到无热扩散现象发生),对每个电芯实现单独的全方位三维立体包裹。

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同时,三维隔热墙在电芯与电芯之间,形成高效的隔热阻燃防护层,使得每个电芯均处于隔热阻燃材料的充分包裹中。万一某个电芯单体发生热失控,三维隔热墙可以确保其释放的能量最小化,避免波及到周围其他电芯,进而防止电池包系统发生热失控。而在电芯顶部,还额外布置有耐超过1000℃高温的隔热阻燃层,对乘员舱安全严加防护。

为了保证电池碰撞安全性,岚图采用了高安全电池PACK方案,包括定制化开发车身防护、高强框架、压力传递、形变吸能和电池双保险共五大电池安全结构设计。

解决电动车自燃起火 这些车企的电池技术有多安全?

除了在硬件上的安全性设计,岚图在软件层面上也加入了安全监测和预警模型。岚图FREE电池包在原有温度电压预警基础上,搭建了精确的电池安全监测和预警大数据模型,基于不同使用场景(解析108个电池参数,系统通过云端大数据库与监测数据的对比,对电池进行诊断、预警和寿命监测等,当系统发现电池监测数据出现异常时,通过APP推送及车辆的预警系统,对用户提前预警。

● 写在最后

上面谈到三家车企的电池技术,目前只有比亚迪刀片电池才得以规模量产,而从汉EV上市后的市场反馈来看,暂时还没有关于安全性的质疑,不过汉EV的市场保有量还说不上很大,后期还需多关注一下用户反馈。至于广汽埃安的弹匣电池,也即将应用在上海车展上市的AION Y身上。此外,拥有首创“三维隔热墙”技术的岚图FREE,目前同样已经开启预售,将定于第三季度上市交付,不过电池安全性是否真如厂家宣传一致,最终表现还有待观察。

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