《小型内燃机与车辆技术》
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。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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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%。
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。
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