出品:電動勢(wxid-dianxiaoer01)
昨晚,廣汽埃安給業內送了一份大禮,他們釋出了一個“新電池”——“彈匣電池”,官方術語實際上就是一種技術——彈匣電池系統安全技術,其最大突破是“行業首次實現了三元鋰電池整包針刺不起火,攻克了公認的行業難題。”
圖注:中汽中心報告和試驗結果
當然了,我們比較在意的是:在實現針刺不起火後,這個技術帶來的影響是什麼?有沒有降低效能?以及增加成本?
這就是彈匣電池給我們帶來的第二個驚喜了。廣汽埃安表示,搭載彈匣電池系統安全技術的電池包,相對於同類普通電池包,體積能量密度提升9.4%,重量能量密度提升5.7%,同時成本下降10%。
換言之,彈匣電池是在沒有犧牲續航和提高成本的基礎上,實現了高安全、長續航、低成本……嗯,聽起來是不是很完美的解決方案?就我們跟業內資深人士的溝通來看,廣汽埃安這波確實無可挑剔,做了一件對促進新能源行業發展非常有意義的事。
1、什麼是彈匣電池?
不要顧名思義,彈匣電池並非是一種我們理解的狹義上的電池,而是一種為控制三元鋰電池熱失控的系統技術方案,在採用該技術後的電池包才叫彈匣電池。
按照廣汽埃安的官方定義,彈匣電池技術是一個從電芯本徵安全提升、整包被動安全強化、再到主動安全防控的一整套安全技術。
2、和刀片電池比如何?
和刀片電池一樣,廣汽埃安彈匣電池的命名也是一種營銷方式,目的是讓大家更快了解這個電池。另外,兩者的命名參考基準都是外觀特徵。
有人說彈匣電池聽著難受,但我覺得挺好的,接地氣、又不至於顯LOW,更重要的是一夜間讓大家知道了廣汽埃安這個新電池,營銷的目的達到了。
不同的是,刀片電池是密度低的磷酸鐵鋰,彈匣電池則是密度高的三元鋰。考慮到磷酸鐵鋰與生俱來的安全性,此次同樣是透過針刺實驗,所以彈匣三元鋰電池顯得更具含金量。
3、彈匣電池不起火的原理
說完了基本面,我們再深入聊聊技術。
要想讓三元鋰電池針刺後不熱失控、不起火,道理說起來其實很簡單,無非就是採用耐高溫電芯,加強電芯隔熱、散熱,對電池工作進行及時監控,並在產生問題時第一時間做隔絕、散熱處理,以免“殃及包池”。
我們再看彈匣電池的處理方式,原理其實也就那樣:
根據廣汽埃安的描述,彈匣電池是透過提升電芯自身熱穩定性、電芯之間的隔熱性、電芯的散熱效能以及對電池進行全天候監控解決電池自燃的問題。
具體來看,彈匣電池採用了類似彈匣安全艙的設計,有效阻隔熱失控電芯的蔓延、當偵測到電芯電壓或溫度等出現異常時,自動啟動電池速冷系統為電池降溫。
另外,搭載“彈匣電池”技術的三元鋰電池系統,針刺後只有被刺電芯模組熱失控,而不會蔓延至其它電芯模組。
所以,經過這樣一個系統級的技術處理,彈匣電池才通過了針刺測試。當然了,道理說起來簡單,做起來就沒有那麼簡單了,不僅要做到車規級別的穩定性,還要控制住成本,整體還是挺難弄的,不然早普及了。
4、彈匣電池採用了什麼技術來避免熱失控?
瞭解了工作原理,再做應對措施,其實就比較瞭然了。
除了公佈在中汽中心做試驗透過針刺測試的影片,此次廣汽埃安也是大方地公佈了他們具體採用的4個技術,我們可以看看。
第一,超高耐熱穩定的電芯。為了提升三元鋰電池的耐高溫屬性,彈匣電池主要做了3大提升,都是材料級別的,不是結構上的,所以還是有些含金量。
1、電芯透過正極材料的奈米級包覆及摻雜技術的應用,能有效提升熱穩定性,防止熱失控;
2、電解液新型新增劑的應用實現了SEI膜的自修復,從而改善電芯壽命,降低電芯短路風險;
3、高安全電解液,透過特殊電解液新增劑,在加熱至120℃以上時,在活性材料表面自發聚合形成高阻抗特性聚合物膜,大幅降低熱失控反應產熱。
廣汽埃安表示,“這些關鍵技術的應用,使電芯的耐熱溫度提升了30%。”
有知情人士透露,廣汽埃安這個彈匣電池可能是中航鋰電的Ni55電池。目前,寧德時代的Ni55電池已經在蔚來、幾何、上汽等車型進行了成功應用,所以Ni55電池其實並不太陌生,只是中航鋰電的Ni55水平如何,還得再看。
第二,超強隔熱的電池安全艙。
他們的技術手段是,透過網狀奈米孔隔熱材料和耐高溫上殼體,彈匣電池構築了超強隔熱的安全艙,最終實現三元鋰電芯熱失控不蔓延至相鄰電芯,同時,電池包上殼體能耐溫1400℃以上,從而有效保護電池整包。
從中汽中心公佈的資料來看,當彈匣電池被刺穿後,區域性最高溫度可達686.7℃(也有資料顯示687.1℃),相鄰電池溫度正面大概只有1/3。
第三,極速降溫的速冷系統。在區域性電芯熱失控後,為了不讓熱蔓延,不讓電池因熱脹爆炸,及時的冷卻與熱排出還是非常重要的。
廣汽埃安表示,透過全貼合液冷系統、高速散熱通道、高精準的導熱路徑的設計,彈匣電池實現了散熱面積提升40%,散熱效率提升30%,有效防止熱蔓延。
從中汽中心公佈的資料來看,在發生區域性熱失控後,溫升取得了快速下降。
第四,全時管控的第五代電池管理系統。
彈匣電池透過採用車規級最新一代電池管理系統晶片,可實現每秒10次全天候資料採集,相比前代系統提升100倍,以24小時全覆蓋的全時巡邏模式,對電池狀態進行監測。發現異常時,立即啟動電池速冷系統為電池降溫。
5、看看針刺試驗
面對這次最嚴苛的電池測試,廣汽埃安顯然是有備而來。
首先,廣汽埃安選擇的試驗條件也是國標中最嚴苛的:8mm鋼針(標準是3-8)和100%SOC(標準90%以上)電量。
鋼針越粗,造成的內部短路就越嚴重,瞬間產生的熱量越大;電芯電量越滿,能量就越高,熱失控產生的破壞力也越大。
溫升方面,區域性最高溫度可達686.7℃(也有資料顯示687.1℃),相鄰電池溫度正面大概只有1/3,隨後快速下降,從圖表中看不出具體時間線。
從另一張圖表我們大概算了下時間,被刺電芯溫度從最高降到零,大概一共花了10000秒(166分鐘),降到100度左右,花了大概1/3,也就是55分鐘。
至於被刺電芯的電壓,則是瞬間從4點幾V降到0V,完全短路了。廣汽埃安還公佈了整包電壓從滿壓降到0V的時間:48小時。
上面就是這次針刺試驗是幾個核心資料,從結果上來說,電池包自始至終都沒著火,所以肯定是成功的,這是第一個量產三元鋰電池包透過針刺試驗,往大了說具有一定時代意義。
6、編者有話說
所謂外行看熱鬧,內行看門道。就我們跟資深電池行業人士的溝通來看,首先大家對廣汽埃安三元鋰電池透過針刺試驗是可喜可賀的,畢竟是行業突破,但大家也同時表示了疑惑:那麼多隔熱措施,成本是怎麼壓下來的?
因為,讓三元鋰電池透過針刺試驗其實並不難,大家之所以不做,一是迫於成本壓力,二是沒有太多現實必要性。
從廣汽埃安公佈的資料來看,彈匣電池的成本下降了10%,表面看起來挺好,但卻並沒有公佈對比參照物,是最貴的811電池,還是最廉價的磷酸鐵鋰呢?從廣汽埃安目前的應用情況來看,有人猜測是811電池……
當然了,既然是同比下降了,肯定是跟自家產品相比,直接受益的是廣汽埃安,所以這個事還是具備一定可持續性。按照廣汽埃安的說法,彈匣電池今年將陸續在AION旗下車型應用。
從整個行業來說,經過十年理性與非理性狂奔式發展,今日之電池技術早已取得顯著進步。
但是,每年仍有幾十、上百個電動車發生自燃等事故,雖說基於500萬輛的保有量,新能源車自燃比例並不比油車高,但電車自燃問題現在依然牽動著大眾的心,這就要求各個廠家進一步將技術做細,更加嚴謹。