广汽埃安“弹匣电池”曝光,穿刺不起火是怎么做到的?

技术 发布于:2021-03-11 12:26:54

日前,广汽埃安举行了一场别开生面的发布会,发布了全新一代动力电池安全技术,官方将此技术命名为“弹匣电池系统安全技术”(下简称“弹匣电池”),由于电芯置于型似“弹匣”的安全舱所以得名“弹匣电池”。据厂家透露,此项技术主要攻克了行业难题,提升了三元锂电池的安全标准。

众所周知目前行业内两大主流技术路线,分别是磷酸铁锂电池和三元锂电池。磷酸铁锂电池寿命长、成本低,通常情况下安全系数更高,适合用于中低续航车型;而三元锂电池能量密度高、整车电耗低,主要在中高续航车型中应用。从目前情况来看,两种电池代表的技术路线,如果没有全新技术介入,会并行发展相当长的一段时间。

那到底广汽埃安是如何通过弹匣电池技术来提升三元锂电池的安全性?

我们先来看一下广汽埃安在发布会上做的实验:

在发布会上,广汽埃安对弹匣电池进行了针刺热扩散测试,对采用弹匣电池技术的三元锂电池包进行了安全性验证。技术人员选取直径达8mm的钢针(钢针越粗,电芯内部短路越严重,能量越满,热失控的情况越剧烈),并将电池包充至满电状态,将钢针穿过电池包外壳穿过电芯,造成电池短路,进而引发热失控。

从测试视频我们可以看到,在整个测试过程中,电芯最高温度达到了686.7℃,并在测试热事故信号发出5分钟后,出现了短暂的冒烟现象,但整个过程并没有出现起火和爆炸现象。

事后静置48小时后,电压降至0V,系统温度也降至室温,打开电池整包观察内部结构完好,针刺后只有被刺电芯模块热失控,没有蔓延到其他电芯。

测试分析:

按照目前GB 38031-2020《电动汽车用动力蓄电池安全要求》所提到,电池发生热失控后五分钟内不能起火爆炸现象,这是为了给车内驾乘人员足够的逃生时间。

而从测试视频中我们发现,电池包乃至电芯经历穿刺后,电池包虽然发生了短暂的冒烟,温度也升至686.7℃,证明电池确实发生了短路,从而引发了热失控,但随后并没有“按照常规流程”发生爆炸与起火,说明当时系统采取了相应措施,及时降低了温度,让电池降离爆燃的温度要求温度。

另一方面,技术人员也在48小时后拆解电池包,发现除了发生热失控电池附近的电池包外壳发生漆皮受热脱落现象以外,其他位置外壳以及其他无关电芯均没有产生太明显异样,这说明了电芯以及电池包外壳材料耐热性和隔热性能比较出色。

资料补充:

锂离子电池主要由正极、铝箔、负极、铜箔、隔膜和电解液等六部分组成,电解液含有大量有机物,比如说碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯,他们都自备燃爆属性。当电池受到猛烈撞击变型或者被尖锐物体刺穿时,容易发生短路现象,电池会产生大量热量,从而引起热失控,如不加控制,温度过高则会导致起火甚至爆炸的情况。

为什么弹匣电池能通过测试

弹匣电池针对电芯材料、电池包结构和电池管理系统,进行了系统化的全面优化,具体优化如下:

1.加强了电芯的耐热稳定性,技术人员通过正极加入纳米级包覆及掺杂技术的应用,提升热稳定;使用电解液新型添加剂实现SEI膜的自修复,提升电芯寿命,降低电芯短路风险;

2.电池外部使用上了网状纳米孔隔热材料和耐高温上壳体,保证电芯热失控不蔓延至其他电芯,电池包壳体耐高温1400℃,保证电池包安全;

3.电池包安装有速冷系统,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.用上了全新的电池管理系统,实现每秒10次全天候数据采集,相比前代系统提升100倍,对电池状态进行监测,发生异常时可以启动速冷系统,为电池降温。

简单来说,厂家技术人员通过优化了电解液的性能,让它不容易发生短路;而在电池确实发生短路后并产生热失控事故后,系统能快速反应并通过速冷系统迅速为电池降温;而隔热材料、耐高温材料使用保护了高温时电芯的安全。

除了安全性方面的表现,据广汽埃安厂家工作人员透露搭载弹匣电池技术的电池包,其能量密度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%,成本下降了10%。

广汽埃安Y

弹匣电池通过一系列的手段,解决了三元锂电池高能量密度,同时带来的高风险,或者说降低了这种风险发生的可能性,而且据悉,这一套系统未来还可能通过延伸,应用在对应的磷酸铁锂电池上,提升动力电池的安全性能。这一套系统预计首发搭载在4月上市的AION Y上,感兴趣的小伙伴不妨留意我们后续的跟进报道。

(图/文:皆电 罗顺鹏)

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罗顺鹏

简介:今后的路, 要靠你自己走下去了, 而我坐宝马。

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