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广汽埃安发布“弹匣电池”,首次实现​三元整包针刺不起火

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当下,磷酸铁锂电池和三元锂电池是全球电动车行业的两大主流电池技术路线。不过在安全性方面,磷酸铁锂电池的安全性得到更普遍的认可,三元锂电池的安全性目前仍然是行业痛点和难点。

基于此,3月10日晚,广汽埃安发布了自主研发的新一代动力电池安全技术——弹匣电池系统安全技术(以下简称“弹匣电池”),并在行业首次实现了三元锂电池整包针刺不起火,重新定义三元锂电池的安全标准。

四大核心技术

顾名思义,弹匣电池以将电池置于形似弹匣的安全舱内而得名,该技术从电芯材料、电池结构、冷却系统和电池管理系统四个纬度,提升了动力电池的安全性。

弹匣电池系统;图片来源:广汽集团

  • 超高耐热稳定的电芯

电池的起火爆炸往往是由电芯内部短路发热,进而引发热失控并蔓延至整个电池包所造成的。于是,要想电池不自燃,首先要保证电芯不会热失控。

广汽埃安弹匣电池的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;高安全电解液,通过特殊电解液添加剂,在加热至120℃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。这些关键技术的应用,使电芯的耐热温度提升了30%。

  • 超强隔热的电池安全舱

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。

  • 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。

  • 全时管控的第五代电池管理系统

弹匣电池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为电池降温。

广汽埃安方面强调称,弹匣电池是一个提升动力电池安全性的系统性技术,它不是纯粹的结构性优化,也不是简单地增加隔热,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,同时也是一项集软硬件一体化、具备高防御能力的智能安全技术。

整包针刺不起火

目前,电动车行业对于整车安全的共识已由单体安全转向系统安全,提升电池整包的安全性能已成为行业的主流趋势。电芯安全解决的是电池本质安全,而整包安全是以系统思维解决从电芯、模组到系统的全方位安全,相比电芯安全更为重要,也更难实现。

基于“防止电芯内短路,短路后防止热失控,以及热失控后防止热蔓延”的设计思路,弹匣电池采用类似安全舱的设计,可有效阻隔热失控电芯的蔓延、当侦测到电芯电压或温度等出现异常时,自动启动电池速冷降温系统为电池降温。

图片来源:广汽集团

为验证弹匣电池的安全性,广汽埃安还公布了中国汽车技术研究中心的测试视频,对搭载了弹匣电池系统安全技术的三元锂电池整包进行针刺热扩散试验。

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,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,内部结构完好。

图片来源:广汽集团

广汽埃安方面表示,弹匣电池之所以能够成功通过针刺试验,主要是基于上述四大核心技术,即超高耐热稳定的电芯、超强隔热的电池安全舱、极速降温的速冷系统和全时管控的第五代电池管理系统。

值得一提的是,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%。

在业界看来,弹匣电池的发布有望重新定义三元锂电池的安全标准,对产业的发展有着积极正向的意义。据悉,今年开始,“弹匣电池”将会在AION全系车型上陆续搭载。

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