创新设计“变堵为疏” 长城汽车大禹电池“真金不怕火炼”

安全,是汽车最重要的口碑之一。

在道路交通事故中,汽车本身的安全性能是不可忽视的因素;对消费者而言,汽车的安全性能,是购车时考虑的重要因素。

新能源时代,对汽车的安全提出了新的考验。据不完全统计,仅2021年1-5月,国内共发生电动汽车起火事故34起,涉及车辆数目38辆。

电池安全亟待重视

新能源汽车的安全,焦点在于电池安全。今年,《电动汽车用动力蓄电池安全要求》正式实施,提出了“电池单体发生热失控后,电池系统在5分钟内不起火不爆炸”的硬性标准,为电池安全树立了更为具象的底线要求。

为此,长城汽车推出大禹电池,取法大禹,“变堵为疏”,布局数十项核心技术专利,主要覆盖热源抑制、隔离、冷却、排出等领域,保障电池不起火、不爆炸,向着“零热失控”迈出了坚实的一步。

长城汽车成功研发大禹电池

新能源汽车电池,以磷酸铁锂电池和三元锂电池为主。

前者安全性能相对较高,但能量密度低、耐低温性差等问题制约了它的发展。后者能量密度高,低温性能稳定,是目前大多数一线乘用车品牌的首选。其中,NCM811电池,即正极材料中镍钴锰的含量比例为80%:10%:10%的三元锂电池,能量密度最高,最具有技术含量,成为了国内多家电池企业的重点布局。

能量密度比是把双刃剑,高能量密度,需要付出安全稳定性低的代价。对此,各大厂商都有自己的“独门法宝”。

三元锂电池常见的方法,是通过正极掺杂改性、陶瓷涂层、特制电解液等技术来提升安全性,隔热阻燃;而“堵不如疏”,长城汽车的大禹电池则另辟蹊径,对电池进行创新设计,以热流分配为核心,定向排爆,疏散热量,即使在极端条件下,也能确保安全。

以特斯拉为例,其在NCM811型电池组内部植入了电池管理系统(Battery Management System,简称BMS),对电芯进行监控、管理,除电压、电流状态外,还监测电池组各部分的温度,配合自带的温控系统,对电池各部分的冷却进行控制,维持各部分温度在最合适的工作温度范围内。同时,特斯拉在电池包里布置了“分区自动空调”,由BMS控制液冷系统,实现分区的温度控制。

国内的诸多厂商,也在BMS的基础上,运用了多重保险丝、继电器、MSD手动维修开关等方式共同管理电池,突发情况下可以自动切断电源,以提高NCM811电池的安全性。

除此之外,各大车企还采用了电芯和模组间增加耐高温绝热材料、多点布置防爆阀以及主动开启高效冷却系统等多项技术,整车层级也在积极寻求系统性的解决方案,在穿刺及高温情况下,控制起火规模,实现物理上的隔热阻燃,但因为电芯仍面临内部缺陷、一致性差异、电池滥用等挑战,无法做到绝对的“零热失控”。

在此基础上,长城汽车研发“大禹电池”,以突破性的设计理念,采用对气火流疏导的方式解决热失控发生后的起火、爆炸问题。

长城汽车的大禹电池通过热源隔断、双向换流、热流分配、定向排爆、高温绝缘、自动灭火、正压阻氧、智能冷却等八大全新设计理念,保证在“大容量高镍电芯”“电池包任意位置”“单个或多个电芯”触发热失控的情况下都能实现不起火、不爆炸。

大禹电池先进技术应用

当电芯内部温度异常升高的时候,车辆BMS系统和云端双重监控将迅速介入,开启冷却系统进行降温;隔热性能优异的双层复合材料,可确保热量不扩散,实现热量的隔离;双向换流技术让热流、气火流在创新设计下定向分流,沿排热通道迅速排出,不影响其他电芯;其排爆出口的特殊设计也可避免氧气倒灌,避免二次燃烧。源头上抑制,过程中疏导,有效阻止了起火、爆燃的发生。

大禹电池采用了全球最严苛的方式测试811电池,在模组的中央,以加热方式触发多个电芯,模拟最极限最危险的场景。测试中,在创新设计下,电芯内部热量被迅速导流,仅有三组电芯过热,核心位置为约1000℃;气火流迅速排出,让电池包内最高气压仅为16kPa,远低于50kPa的工业标准,成功实现了不起火、不爆炸的目标。同时,尾部的灭火盒设计,将外溢烟雾控制到100℃以下,避免对周围产生二次伤害,用实际结果证明了“真金不怕火炼”的理念。

大禹电池通过严苛安全测试

相比之下,比亚迪则采取了另一条截然不同的设计思路。今年新推出的刀片电池选择了安全性更高的磷酸铁锂电池,并以减少模组、单体电池阵列排布等方式,提升体积利用率,进而改善磷酸铁锂电池天生能量密度较低的问题,但至于低温性能与实际产品表现究竟如何,仍需要通过后续市场的检验才能知晓。

值得一提的是,长城汽车大禹电池计划于2022年全面应用,面向下一代全新电动车平台,应用于旗下新能源系列车型,将动力电池安全提升到全新高度。

同时,长城汽车承诺对全社会免费开放“大禹电池”专利,以实际行动践行企业的社会责任,推动新能源汽车产业的发展,以人为本,最大范围保障用户安全。

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作者:admin
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来源:中国财经头条网
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