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創(chuàng)新設(shè)計(jì)“變堵為疏” 長(zhǎng)城汽車大禹電池“真金不怕火煉”

2021年07月27日 17:36:12 來源:- 編輯:admin

安全,是汽車最重要的口碑之一。

在道路交通事故中,汽車本身的安全性能是不可忽視的因素;對(duì)消費(fèi)者而言,汽車的安全性能,是購車時(shí)考慮的重要因素。

新能源時(shí)代,對(duì)汽車的安全提出了新的考驗(yàn)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),僅2021年1-5月,國內(nèi)共發(fā)生電動(dòng)汽車起火事故34起,涉及車輛數(shù)目38輛。

電池安全亟待重視

新能源汽車的安全,焦點(diǎn)在于電池安全。今年,《電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池安全要求》正式實(shí)施,提出了“電池單體發(fā)生熱失控后,電池系統(tǒng)在5分鐘內(nèi)不起火不爆炸”的硬性標(biāo)準(zhǔn),為電池安全樹立了更為具象的底線要求。

為此,長(zhǎng)城汽車推出大禹電池,取法大禹,“變堵為疏”,布局?jǐn)?shù)十項(xiàng)核心技術(shù)專利,主要覆蓋熱源抑制、隔離、冷卻、排出等領(lǐng)域,保障電池不起火、不爆炸,向著“零熱失控”邁出了堅(jiān)實(shí)的一步。

長(zhǎng)城汽車成功研發(fā)大禹電池

新能源汽車電池,以磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池為主。

前者安全性能相對(duì)較高,但能量密度低、耐低溫性差等問題制約了它的發(fā)展。后者能量密度高,低溫性能穩(wěn)定,是目前大多數(shù)一線乘用車品牌的首選。其中,NCM811電池,即正極材料中鎳鈷錳的含量比例為80%:10%:10%的三元鋰電池,能量密度最高,最具有技術(shù)含量,成為了國內(nèi)多家電池企業(yè)的重點(diǎn)布局。

能量密度比是把雙刃劍,高能量密度,需要付出安全穩(wěn)定性低的代價(jià)。對(duì)此,各大廠商都有自己的“獨(dú)門法寶”。

三元鋰電池常見的方法,是通過正極摻雜改性、陶瓷涂層、特制電解液等技術(shù)來提升安全性,隔熱阻燃;而“堵不如疏”,長(zhǎng)城汽車的大禹電池則另辟蹊徑,對(duì)電池進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì),以熱流分配為核心,定向排爆,疏散熱量,即使在極端條件下,也能確保安全。

以特斯拉為例,其在NCM811型電池組內(nèi)部植入了電池管理系統(tǒng)(Battery Management System,簡(jiǎn)稱BMS),對(duì)電芯進(jìn)行監(jiān)控、管理,除電壓、電流狀態(tài)外,還監(jiān)測(cè)電池組各部分的溫度,配合自帶的溫控系統(tǒng),對(duì)電池各部分的冷卻進(jìn)行控制,維持各部分溫度在最合適的工作溫度范圍內(nèi)。同時(shí),特斯拉在電池包里布置了“分區(qū)自動(dòng)空調(diào)”,由BMS控制液冷系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)分區(qū)的溫度控制。

國內(nèi)的諸多廠商,也在BMS的基礎(chǔ)上,運(yùn)用了多重保險(xiǎn)絲、繼電器、MSD手動(dòng)維修開關(guān)等方式共同管理電池,突發(fā)情況下可以自動(dòng)切斷電源,以提高NCM811電池的安全性。

除此之外,各大車企還采用了電芯和模組間增加耐高溫絕熱材料、多點(diǎn)布置防爆閥以及主動(dòng)開啟高效冷卻系統(tǒng)等多項(xiàng)技術(shù),整車層級(jí)也在積極尋求系統(tǒng)性的解決方案,在穿刺及高溫情況下,控制起火規(guī)模,實(shí)現(xiàn)物理上的隔熱阻燃,但因?yàn)殡娦救悦媾R內(nèi)部缺陷、一致性差異、電池濫用等挑戰(zhàn),無法做到絕對(duì)的“零熱失控”。

在此基礎(chǔ)上,長(zhǎng)城汽車研發(fā)“大禹電池”,以突破性的設(shè)計(jì)理念,采用對(duì)氣火流疏導(dǎo)的方式解決熱失控發(fā)生后的起火、爆炸問題。

長(zhǎng)城汽車的大禹電池通過熱源隔斷、雙向換流、熱流分配、定向排爆、高溫絕緣、自動(dòng)滅火、正壓阻氧、智能冷卻等八大全新設(shè)計(jì)理念,保證在“大容量高鎳電芯”“電池包任意位置”“單個(gè)或多個(gè)電芯”觸發(fā)熱失控的情況下都能實(shí)現(xiàn)不起火、不爆炸。

大禹電池先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用

當(dāng)電芯內(nèi)部溫度異常升高的時(shí)候,車輛BMS系統(tǒng)和云端雙重監(jiān)控將迅速介入,開啟冷卻系統(tǒng)進(jìn)行降溫;隔熱性能優(yōu)異的雙層復(fù)合材料,可確保熱量不擴(kuò)散,實(shí)現(xiàn)熱量的隔離;雙向換流技術(shù)讓熱流、氣火流在創(chuàng)新設(shè)計(jì)下定向分流,沿排熱通道迅速排出,不影響其他電芯;其排爆出口的特殊設(shè)計(jì)也可避免氧氣倒灌,避免二次燃燒。源頭上抑制,過程中疏導(dǎo),有效阻止了起火、爆燃的發(fā)生。

大禹電池采用了全球最嚴(yán)苛的方式測(cè)試811電池,在模組的中央,以加熱方式觸發(fā)多個(gè)電芯,模擬最極限最危險(xiǎn)的場(chǎng)景。測(cè)試中,在創(chuàng)新設(shè)計(jì)下,電芯內(nèi)部熱量被迅速導(dǎo)流,僅有三組電芯過熱,核心位置為約1000℃;氣火流迅速排出,讓電池包內(nèi)最高氣壓僅為16kPa,遠(yuǎn)低于50kPa的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn),成功實(shí)現(xiàn)了不起火、不爆炸的目標(biāo)。同時(shí),尾部的滅火盒設(shè)計(jì),將外溢煙霧控制到100℃以下,避免對(duì)周圍產(chǎn)生二次傷害,用實(shí)際結(jié)果證明了“真金不怕火煉”的理念。

大禹電池通過嚴(yán)苛安全測(cè)試

相比之下,比亞迪則采取了另一條截然不同的設(shè)計(jì)思路。今年新推出的刀片電池選擇了安全性更高的磷酸鐵鋰電池,并以減少模組、單體電池陣列排布等方式,提升體積利用率,進(jìn)而改善磷酸鐵鋰電池天生能量密度較低的問題,但至于低溫性能與實(shí)際產(chǎn)品表現(xiàn)究竟如何,仍需要通過后續(xù)市場(chǎng)的檢驗(yàn)才能知曉。

值得一提的是,長(zhǎng)城汽車大禹電池計(jì)劃于2022年全面應(yīng)用,面向下一代全新電動(dòng)車平臺(tái),應(yīng)用于旗下新能源系列車型,將動(dòng)力電池安全提升到全新高度。

同時(shí),長(zhǎng)城汽車承諾對(duì)全社會(huì)免費(fèi)開放“大禹電池”專利,以實(shí)際行動(dòng)踐行企業(yè)的社會(huì)責(zé)任,推動(dòng)新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,以人為本,最大范圍保障用戶安全。

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