長(zhǎng)城汽車(chē)推出了永不起火、永不爆炸的動(dòng)力電池?
繼比亞迪的刀鋒電池、廣汽阿亞恩的彈匣電池之后,又一種以提高安全性為目標(biāo)的動(dòng)力電池包裝方式來(lái)了。長(zhǎng)城汽車(chē)近日正式發(fā)布“大禹電池”。不過(guò)根據(jù)官方介紹,這種電池技術(shù)可以兼容所有的電池材料。同時(shí),最重要的是大禹電池技術(shù)解決了一直困擾業(yè)界的NCM811高鎳電池的安全問(wèn)題。官方介紹甚至說(shuō)大禹電池可以保證永遠(yuǎn)不著火,永遠(yuǎn)不爆炸。這種電池還處于量產(chǎn)階段。我們先來(lái)看看它的設(shè)計(jì)。
首先,熱失控是怎么發(fā)生的?熱失控一般是由一個(gè)或幾個(gè)電池內(nèi)的高溫引起的,當(dāng)高溫超過(guò)一定程度時(shí),就會(huì)發(fā)生自燃。
而大禹電池解決了熱失控的問(wèn)題嗎?答案是:不會(huì)。
那么,即使在失控的情況下,它是如何保持安全的呢?其實(shí)大禹電池技術(shù)的思路和我們之前所了解的電池技術(shù)是不一樣的。它采用高溫冷卻滅火,然后放電的方法,達(dá)到提高電池安全性的目的。那有點(diǎn)抽象。我們來(lái)看看它的熱疏通手段。
這是大禹電池的解剖圖。從圖片中可以看到,每個(gè)電池模塊上方的大禹電池上,都布置了一個(gè)穿孔的金屬隔板。這種隔膜的穿孔是大禹電池的技術(shù)點(diǎn)之一。當(dāng)模塊中某個(gè)電芯失控時(shí),產(chǎn)生的高溫氣體,即燃?xì)饣鹆鳎瑫?huì)通過(guò)這些小孔,及時(shí)從這些隔板的小孔上方排出。由于模塊之間用層壓板隔開(kāi),所以空-火流不會(huì)影響周?chē)哪K,空-火流只能從一個(gè)方向通過(guò)孔流出。
然后,第二個(gè)關(guān)鍵的設(shè)計(jì)亮點(diǎn)是模塊和電池組沒(méi)有緊密接觸。從圖中可以看出,它們之間有一個(gè)比較大的空縫隙,這些空縫隙實(shí)際上是一個(gè)專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的通道,會(huì)讓來(lái)自模塊隔斷的燃?xì)夂拖懒鲝倪@些通道的兩側(cè)疏散,通過(guò)設(shè)計(jì)好的特定線(xiàn)路疏導(dǎo)出去(如上圖所示)。
大禹電池除了通過(guò)特定的線(xiàn)路進(jìn)行導(dǎo)流外,還采用了單散熱板,電池組底部面積巨大。該板與盒子集成在一起,當(dāng)沒(méi)有危險(xiǎn)時(shí),它對(duì)電池進(jìn)行熱管理。當(dāng)系統(tǒng)識(shí)別到電池單元已經(jīng)觸發(fā)熱失控時(shí),它將快速打開(kāi)冷卻系統(tǒng)以抑制熱擴(kuò)散。根據(jù)電芯和模塊的熱失控溫度狀態(tài),結(jié)合之前燃燒模型的仿真數(shù)據(jù),可以智能調(diào)節(jié)冷卻系統(tǒng)的開(kāi)閉時(shí)間、流量和流速,在不同的熱失控情況下效率最高。
此外,為了監(jiān)控電芯的熱失控,大禹電池采用了BMS和云監(jiān)控。
第三個(gè)關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)是如何解決高溫氣體從電池組中逸出,對(duì)外物造成二次傷害的問(wèn)題。在這一點(diǎn)上,大禹電池采用了單向排氣滅火閥,氣火流的火焰在經(jīng)過(guò)這個(gè)滅火閥時(shí)被熄滅,同時(shí)廢氣的溫度被控制在100攝氏度以下。由于閥體為單向設(shè)計(jì),可以很好的隔離空氣體中的氧氣通過(guò)閥門(mén)進(jìn)入電池組引起二次燃燒。同時(shí)也可以避免涉水時(shí)進(jìn)水。
綜上所述,大禹電池的安全保障思路是:當(dāng)電芯高溫失控時(shí),通過(guò)導(dǎo)流的方式將高溫高壓帶走,從而達(dá)到防燃防爆的效果。當(dāng)然,最重要的是,由于這種處理是針對(duì)有熱失控的電芯“定向爆炸”,部分電芯的熱失控對(duì)周?chē)K和電芯的影響較小,降低了單個(gè)電芯熱失控導(dǎo)致電池組起火的風(fēng)險(xiǎn),從而提高了安全性。
據(jù)長(zhǎng)城汽車(chē)副總裁穆峰介紹,在電池整體技術(shù)路線(xiàn)方面,長(zhǎng)城規(guī)劃了經(jīng)濟(jì)型、長(zhǎng)壽命、高性能動(dòng)力電池三大解決方案。其中,磷酸亞鐵鋰側(cè)重于入門(mén)級(jí)和操作型;中長(zhǎng)續(xù)航版主要采用高性?xún)r(jià)比的無(wú)鈷電池,能量密度與高鎳811系統(tǒng)相近;高端機(jī)型采用細(xì)長(zhǎng)疊層電芯,高性能三元系統(tǒng),可滿(mǎn)足長(zhǎng)續(xù)航要求,充電10min(4C及以上),續(xù)航400km。目前長(zhǎng)城汽車(chē)的動(dòng)力電池供應(yīng)商主要有當(dāng)代安培科技有限公司和蜂巢能源。
從技術(shù)角度來(lái)說(shuō),長(zhǎng)城大禹電池從整飾的角度降低了電池?zé)崾Э氐娘L(fēng)險(xiǎn)。從高鎳電池的實(shí)驗(yàn)可以看出,該技術(shù)對(duì)NCM811做了一定的安全冗余。這項(xiàng)技術(shù)可以說(shuō)是一個(gè)突破,但是還有幾個(gè)問(wèn)題值得思考:第一點(diǎn)大禹電池并沒(méi)有提高電池本身的穩(wěn)定性。從這個(gè)角度來(lái)看,真的能做到“永遠(yuǎn)不著火,永遠(yuǎn)不爆炸”嗎?其次,隨著更多高溫高壓通道的加入,大禹電池的整包能量密度將受到影響,裝載后的續(xù)航能力將由未來(lái)的量產(chǎn)車(chē)來(lái)驗(yàn)證。再次,滅火閥是與外界相連的閥體,可能導(dǎo)致電池內(nèi)外密封不牢。如何保證其止回閥在理想狀態(tài)下正常運(yùn)行也是一個(gè)關(guān)鍵。
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