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技術(shù)大比拼！不起火電池哪家強(qiáng)？
時(shí)間:2021-07-01 08:03來源:電池聯(lián)盟 作者:子蕊
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近幾年，隨著新能源汽車的大規(guī)模普及，車輛起火事故越來越多。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2020年國(guó)內(nèi)有報(bào)道的新能源汽車自燃起火的61起事故中，原因大多是由于動(dòng)力電池問題導(dǎo)致的。
為了提高動(dòng)力電池的安全水平，各大車企和動(dòng)力電池廠商紛紛推出不起火方案。
6月29日，在長(zhǎng)城汽車咖啡智駕2.0發(fā)布會(huì)上，長(zhǎng)城汽車帶來了全新技術(shù)——大禹電池。該電池?fù)碛邪舜笕略O(shè)計(jì)理念，目前已獲得數(shù)十項(xiàng)核心技術(shù)專利，可以有效緩解用戶對(duì)于電動(dòng)車安全焦慮的痛點(diǎn)。
據(jù)長(zhǎng)城汽車副總裁單紅艷介紹，從電芯層面是無法做到100%熱失控管理，但可以從系統(tǒng)層級(jí)去控制電池包不起火、不爆炸，即憑借著引入智能冷卻系統(tǒng)，通過換流迅速降溫，大禹電池能夠確保熱失控電芯定向排爆。
在針對(duì)大禹電池的測(cè)試實(shí)驗(yàn)中，通過最高溫度達(dá)1037攝氏度高溫、瞬時(shí)最高氣壓約16千帕（KPa）的嚴(yán)苛條件，電池沒有出現(xiàn)明火外溢和爆炸現(xiàn)象，并且排出的煙氣溫度低于100攝氏度。
長(zhǎng)城汽車研發(fā)副總經(jīng)理李樹會(huì)表示：“大禹電池將于2022年全面應(yīng)用，作為下一代全新動(dòng)力電池，搭載于長(zhǎng)城汽車旗下的新能源系列車型，將把動(dòng)力電池安全提升到行業(yè)全新高度。”
值得一提的是，為推進(jìn)整個(gè)行業(yè)的電池安全技術(shù)的進(jìn)步，長(zhǎng)城汽車大禹電池將對(duì)全社會(huì)免費(fèi)開放專利，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)共同發(fā)展。
除了長(zhǎng)城汽車，比亞迪、寧德時(shí)代、蜂巢能源等車企和動(dòng)力電池廠商都推出過不起火電池，究竟哪家強(qiáng)呢，以下電池聯(lián)盟為您一一盤點(diǎn)：
比亞迪
2020年3月29日， 比亞迪正式發(fā)布刀片電池，該電池首先搭載于比亞迪“漢”車型。對(duì)于刀片電池的安全性有多強(qiáng)，比亞迪董事長(zhǎng)王傳福曾表示，刀片電池將徹底終結(jié)新能源汽車的安全痛點(diǎn)，將自燃這個(gè)詞從新能源汽車的字典里抹除。
其實(shí)，刀片電池在本質(zhì)上仍是磷酸鐵鋰電池，只不過比亞迪從結(jié)構(gòu)上進(jìn)行了創(chuàng)新，突破了電池能量密度的瓶頸，提高了能量密度和安全性。
刀片電池之所以通過嚴(yán)苛的針刺試驗(yàn)，并做到不冒煙不起火，甚至表面溫度都極低，主要得益于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。刀片電池扁平的設(shè)計(jì)，不僅讓其在經(jīng)歷外界損壞后，觸發(fā)短路導(dǎo)致的發(fā)熱量減少，還有利于散熱。這是刀片電池非常安全的原因。
而刀片電池在成組時(shí)跳過了模組，去模組后在相同的空間可以裝入更多的電芯，體積利用率提高了50%的同時(shí)，能量密度也得到大幅提升。
寧德時(shí)代
2020年9月29日，寧德時(shí)代董事長(zhǎng)曾毓群在2020世界新能源汽車大會(huì)上透露，寧德時(shí)代已經(jīng)開發(fā)出不起火只冒煙的電池產(chǎn)品，將于年底在一些車型上量產(chǎn)。
“國(guó)標(biāo)要求電池5分鐘不起火，我們新開發(fā)的產(chǎn)品可以做到不起火只冒煙，會(huì)在年底在一些車型量產(chǎn)……即便一個(gè)電芯起火，整個(gè)PACK（電池包）只冒煙，這是直接解決痛點(diǎn)的方案，” 曾毓群表示，目前高能量密度，高安全性已經(jīng)沒有問題，只是低成本還需要時(shí)間解決。
2020年10月21日，寧德時(shí)代乘用車解決方案部總裁林永壽表示，2021年將推出“無熱擴(kuò)散的CTP技術(shù)”，未來進(jìn)一步研發(fā)更高集成技術(shù)。
2020年11月，蔚來汽車正式上線100kWh電池包。該電池包采用寧德時(shí)代鎳55三元電芯和CTP成組技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)“無熱蔓延”。這一電池組就是寧德時(shí)代此前宣布的“只冒煙不起火”的電池。
蜂巢能源
2020年12月2日，蜂巢能源在其電池日上，首次對(duì)外發(fā)布了熱失控系統(tǒng)性解決方案——冷蜂，通過材料、電芯、電池包、監(jiān)控系統(tǒng)四大層級(jí)的原創(chuàng)技術(shù)徹底解決電池系統(tǒng)的熱失控問題。
材料方面，蜂巢能源推出了采用新型果凍狀電解質(zhì)的果凍電池，具有高電導(dǎo)、自愈合、阻燃等特點(diǎn)，能在幾乎不降低電性能的同時(shí)阻止熱擴(kuò)散。“果凍電池”的耐熱溫度提高至150°C，同時(shí)具備“自愈合”特性，在實(shí)驗(yàn)室樣品滿電針刺測(cè)試中，可實(shí)現(xiàn) “不起火、不冒煙、自愈合”。
在果凍電池的電芯基礎(chǔ)上，蜂巢能源在電池PACK環(huán)節(jié)，通過泄壓、噴發(fā)物控制、降溫、報(bào)警、隔熱等多種方式，來實(shí)現(xiàn)PACK安全防護(hù)，進(jìn)一步防范動(dòng)力電池?zé)崾Э氐娘L(fēng)險(xiǎn)。
在系統(tǒng)監(jiān)控方面，蜂巢能源開發(fā)了“蜂云平臺(tái)”，該平臺(tái)導(dǎo)入了蜂巢能源與清華大學(xué)合作開發(fā)的電池內(nèi)短路預(yù)警模型，在電池安全預(yù)警的準(zhǔn)確率達(dá)到90.9%，并可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于內(nèi)短路提前2個(gè)月的預(yù)警，充分保障電池系統(tǒng)安全。
欣旺達(dá)
去年12月，欣旺達(dá)以視頻方式公開展示了其研發(fā)的“只冒煙、不起火”動(dòng)力電池。
視頻顯示，在欣旺達(dá)惠州基地試驗(yàn)場(chǎng)進(jìn)行的“加熱觸發(fā)電芯熱失控實(shí)驗(yàn)”中，實(shí)驗(yàn)?zāi)＝M電芯在觸發(fā)熱失控后，現(xiàn)場(chǎng)有煙霧冒出，但并未出現(xiàn)明火。實(shí)驗(yàn)中，被觸發(fā)電芯溫度快速升至約600℃后逐漸下降；約20分鐘后，該電芯溫度已降至約300℃，周邊電芯溫度也同步下降；約50分鐘后，該電芯溫度已經(jīng)降至約110℃，未觸發(fā)第二顆電芯；最終，實(shí)驗(yàn)電芯溫度下降到60℃共耗時(shí)67分鐘。
據(jù)了解，欣旺達(dá)基于系統(tǒng)化的安全理念，構(gòu)建了五層安全設(shè)計(jì)模型，從電芯設(shè)計(jì)、制造、模組、BMS再到PACK系統(tǒng)。具體來看，第一層通過優(yōu)化電芯本身的材料安全、熱安全和機(jī)械安全三個(gè)層面，來保證整個(gè)電芯的設(shè)計(jì)安全。第二層是主動(dòng)安全防護(hù)，也就是通常講的BMS電池管理系統(tǒng)。第三層和第四層主要是在模組層級(jí)的安全防護(hù)設(shè)計(jì)，包括阻隔、遏制以及疏導(dǎo)技術(shù)。第五層是人身安全防護(hù)設(shè)計(jì)，在國(guó)內(nèi)首次應(yīng)用消防接口設(shè)計(jì)，一旦電芯發(fā)生熱失控，能夠快速給電池系統(tǒng)降溫，來降低財(cái)產(chǎn)損失。
領(lǐng)湃新能源
今年3月12日，領(lǐng)湃新能源公布了公司“四個(gè)零戰(zhàn)略”，即零風(fēng)險(xiǎn)、零衰減、零焦慮、零誤差。其中，打造“零風(fēng)險(xiǎn)、高安全”電池被放在首要位置。
具體實(shí)施路徑方面，領(lǐng)湃新能源將從材料、電極、電芯、系統(tǒng)等多個(gè)維度進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)與研發(fā)，顛覆原始設(shè)計(jì)，杜絕熱失控。同時(shí)，通過優(yōu)化材料配方，引入高導(dǎo)電導(dǎo)熱材料、溫敏材料，從內(nèi)部智能調(diào)節(jié)溫度，同時(shí)優(yōu)化外部冷卻材料與冷卻結(jié)構(gòu)；引入智能芯片及傳感器，保障實(shí)時(shí)高精度控制；優(yōu)化管理算法，提高數(shù)據(jù)反饋精度及靈敏度；多維度安全管控，實(shí)現(xiàn)零安全風(fēng)險(xiǎn)。
廣汽埃安
今年3月10日，廣汽埃安發(fā)布了新一代動(dòng)力電池安全技術(shù)彈匣電池，在行業(yè)首次實(shí)現(xiàn)了三元鋰電池整包針刺不起火，重新定義了電池安全標(biāo)準(zhǔn)。
彈匣電池技術(shù)是一個(gè)從電芯本身安全提升，到被動(dòng)安全強(qiáng)化，再到軟件主動(dòng)防控的一整套安全技術(shù)。其類似安全艙的設(shè)計(jì)，可有效阻隔熱失控電芯的蔓延，當(dāng)偵測(cè)到電芯電壓或溫度等出現(xiàn)異常時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)電池速冷降溫系統(tǒng)為電池降溫。
同時(shí)，4大核心技術(shù)（超高耐熱穩(wěn)定的電芯、超強(qiáng)隔熱的電池安全艙、極速降溫的速冷系統(tǒng)、全時(shí)管控的第五代電池管理系統(tǒng)）也展現(xiàn)了彈匣電池強(qiáng)大的實(shí)力。
針刺熱擴(kuò)散試驗(yàn)結(jié)果顯示：廣汽埃安的三元鋰（彈匣電池）整包在試驗(yàn)過程中熱事故信號(hào)發(fā)出5分鐘后，僅出現(xiàn)短暫冒煙，無起火和爆炸現(xiàn)象。靜置48小時(shí)后，電壓降至0V，溫度恢復(fù)至室溫。針刺后只有被刺電芯模塊熱失控，沒有蔓延到其他電芯。打開電池整包，觀察內(nèi)部結(jié)構(gòu)完好。這是行業(yè)首次通過三元鋰電池整包針刺不起火試驗(yàn)。
廣汽埃安方面表示，搭載彈匣電池系統(tǒng)安全技術(shù)的電池包，相對(duì)于同類普通電池包，體積能量密度提升9.4%，重量能量密度提升5.7%，成本下降10%。在沒有犧牲續(xù)航的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了高安全、長(zhǎng)續(xù)航、低成本。
5月20日，廣汽埃安再次發(fā)起對(duì)彈匣電池的針刺試驗(yàn)。試驗(yàn)采用磷酸鐵鋰（普通電池）整包和磷酸鐵鋰（彈匣電池）整包進(jìn)行對(duì)比測(cè)試。從試驗(yàn)結(jié)果來看，搭載彈匣電池技術(shù)的磷酸鐵鋰整包針刺刷新了磷酸鐵鋰電池的安全新高度。
嵐圖汽車
今年3月17日，東風(fēng)旗下嵐圖汽車在線舉辦三元鋰電池安全技術(shù)分享會(huì)，對(duì)嵐圖FREE搭載的“琥珀電池”進(jìn)行了全面的解讀。該電池的防護(hù)技術(shù)有三大黑科技：“三維隔熱墻”技術(shù)、BMS電池安全監(jiān)測(cè)和預(yù)警模型、高安全電池PACK方案。
三維隔熱墻的技術(shù)原理是，在電池包內(nèi)使用超強(qiáng)高分子隔熱阻燃材料，對(duì)每個(gè)電芯實(shí)現(xiàn)單獨(dú)的全方位三維立體包裹。三維隔熱墻在電芯與電芯之間，形成高效的隔熱阻燃防護(hù)層，讓每個(gè)電芯均處于隔熱阻燃材料的充分包裹中。
BMS電池安全監(jiān)測(cè)和預(yù)警模型則基于BMS云端衛(wèi)士進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析和追蹤，可實(shí)現(xiàn) “千車千面”。據(jù)悉，電池包在原有溫度電壓預(yù)警基礎(chǔ)上，搭建了精確的電池安全監(jiān)測(cè)和預(yù)警大數(shù)據(jù)模型，基于不同使用場(chǎng)景，追蹤每一臺(tái)車、每一塊電池的使用數(shù)據(jù)。
嵐圖還采用了高安全電池PACK方案，即定制化開發(fā)車身防護(hù)、高強(qiáng)框架、壓力傳遞、形變吸能和電池雙保險(xiǎn)共五大電池安全結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
總之，如何讓電池不起火越來越受到重視，但對(duì)該領(lǐng)域的探索是個(gè)長(zhǎng)期的過程，還需要各方攜起手來共同努力！
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