「電動車安全嗎?會不會自燃?」我想,所有想要購買電動車的車主在買車時都會有這樣的顧慮。即便是那些已經購買了電動車的使用者,對自己的愛車偶爾也會有此疑問。
歸根結底,還是因為車載動力電池的安全性無法保證。根據不完全統計,去年一整年發生的新能源汽車燒車事件超過120+。嗯,並不是一個小數目。
目前,磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池已經成為全球電動車行業的兩大主流電池技術路線。前者雖然能量密度低,但是具有非常好的熱穩定性;後者雖然能量密度高,但是電化學活性也要更高,更容易發生熱失控起火。
其中,磷酸鐵鋰電池的安全性大家已相對認可,但三元鋰電池的安全目前仍然是行業公認的痛點和難點。而這,也是眾多新能源汽車產業鏈相關企業想要攻克的難題。
現在,廣汽埃安給出了自己的解決方案。3月10日,廣汽埃安釋出新一代動力電池安全技術——彈匣電池系統安全技術(簡稱「彈匣電池」)。
01 不起火的電池:彈匣電池
為什麼叫「彈匣電池」?因為廣汽埃安將電芯置於安全艙內,其形狀有點像「彈匣」,故取此名。
據廣汽研究院副院長、廣汽研究院首席技術總監李罡透露,「不起火」是這款電池的最大特性。那麼如何證明?
眾所周知,針對動力電池的測試專案有很多,比如擠壓測試、加熱測試、過充測試等等,其中最為嚴格的就是針刺試驗。即用一根鋼針刺穿電池,模擬電池內部短路之後的電池表現。此前,三元鋰電池始終無法攻克這一難題。
現在,廣汽埃安選擇用這種最難的試驗進行自證。
圖中所示為針刺試驗的國標要求,而廣汽埃安直接將挑戰難度拉滿:鋼針直徑8mm,電芯電量100%。要知道,鋼針越粗,造成的內部短路就越嚴重,產生的瞬時熱量就越大;電芯電量越滿,能量越高,熱失控產生的破壞力就越大,對電池安全性的挑戰就越大。
那麼試驗結果如何呢?廣汽埃安的三元鋰(彈匣電池)整包在試驗過程中熱事故訊號發出5分鐘後,電池包僅出現短暫冒煙,沒有發生起火和爆炸現象。靜置48小時後,電壓降至0V,溫度恢復至室溫。
值得注意的是,在針刺之後,只有被刺電芯模組熱失控,但是並沒有蔓延到其他電芯,拆開電池系統外殼後,只有被刺單體出現損壞,其他未見明顯變化。也就是說,彈匣電池在電芯本身安全性、電芯與電芯之間的隔熱工作上都做得不錯。
希望有機會能親眼目睹廣汽埃安三元鋰電池做針刺試驗的全過程。
02 為了「不起火」,廣汽埃安做了哪些工作?
還是先從那個「彈匣」殼體說起,這是廣汽埃安在結構上進行的創新。廣汽埃安採用網狀奈米孔隔熱材料和耐高溫上殼體,構築了超強隔熱的安全艙,這個操作使得三元鋰電芯熱失控不蔓延至相鄰電芯,同時,這個上殼體能耐溫1400℃以上,從而有效保護電池整包。
除了隔熱,如何儘快幫助電池降溫,讓電池始終保持在最是適宜工作溫區也非常重要。廣汽埃安採用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%,這個操作同樣有助於防止熱蔓延。
除此之外,在肉眼不可見之處,廣汽埃安也做了大量工作。在電芯層面,透過正極材料的奈米級包覆及摻雜技術的應用,提升熱穩定性;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;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。這些技術的應用,使電芯的耐熱溫度提升了30%。
此外,軟體層面,彈匣電池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。在發現異常時,會立即啟動電池速冷系統為電池降溫。
顯然,彈匣電池不是純粹的結構最佳化,也不是簡單的增加隔熱,而是一個系統工程,是從電芯本徵安全提升、到被動安全強化、再到軟體主動防控的一整套安全技術。
李罡表示,彈匣電池技術進行了下至材料級、電芯級,上達整包、整車級的安全驗證,合計超過1200多次各類模擬及試驗,在各類測試中確保彈匣技術的安全水平。
值得一說的是,彈匣電池提升了電池安全性,但並未以犧牲效能為代價。按照官方說法,相對於同類普通電池包,搭載彈匣電池系統安全技術的電池包,體積能量密度提升9.4%,重量能量密度提升5.7%,而且成本下降了10%。
從今年開始,彈匣電池將會在AION全系車型上陸續搭載。
03 小結
對於廣汽埃安來說,研發出能夠不起火的的「彈匣電池」確實是一次新的技術突破。無獨有偶,在去年的世界新能源汽車大會上,寧德時代也推出過類似的「不起火只冒煙」的電池產品,並已經在一些車型上實現量產。也就是說,越來越多的車企開始重視和強調電池的安全性了,這是一件好事。
只是,這些看起來非常硬核的技術引數,最終並沒有轉化成使用者可感知的內容,或者說,轉化為對使用者有用的權益。舉個例子:如果假如萬一真的發生事故(比如穿刺著火),使用者似乎也找不到對應條款來保障自己的權益。
所以,如何將這些硬核技術轉化成能讓廣大消費者真正從中受益的權益,這是各家車企接下來要著重去下功夫的地方。