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为何弹匣电池的成本不增反降

2021-11-16 来源:济南机械信息网

为何弹匣电池的成本不增反降?

昨晚,广汽埃安给业内送了一份大礼,他们发布了一个新电池弹匣电池,官方术语实际上就是一种技术弹匣电池系统安全技术,其最大突破是行业首次实现了三元锂电池整包针刺不起火,攻克了公认的行业难题。

图注:中汽中心报告和试验结果

当然了,我们比较在意的是:在实现针刺不起火后,这个技术带来的影响是什么?有没有降低性能?以及增加成本?

这就是弹匣电池给我们带来的第二个惊喜了。广汽埃安表示,搭载弹匣电池系统安全技术的电池包,相对于同类普通电池包,体积能量密度提升9.4%,重量能量密度提升5.7%,同时成本下降10%。

换言之,弹匣电池是在没有牺牲续航和提高成本的基础上,实现了高安全、长续航、低成本……嗯,听起来是不是很完美的解决方案?就我们跟业内资深人士的沟通来看,广汽埃安这波确实无可挑剔,做了一件对促进新能源行业发展非常有意义的事。

1、什么是弹匣电池?

不要顾名思义,弹匣电池并非是一种我们理解的狭义上的电池,而是一种为控制三元锂电池热失控的系统技术方案,在采用该技术后的电池包才叫弹匣电池。

按照广汽埃安的官方定义,弹匣电池技术是一个从电芯本征安全提升、整包被动安全强化、再到主动安全防控的一整套安全技术。

2、和刀片电池比如何?

弹匣电池一出,网友纷纷讨论,这下刀片电池尴尬了,谁说三元锂不能通过针刺试验?尽管网友的反应比较直接,但我们还是要有一说一。

和刀片电池一样,广汽埃安弹匣电池的命名也是一种营销方式,目的是让大家更快了解这个电池。另外,两者的命名参考基准都是外观特征。

有人说弹匣电池听着难受,但我觉得挺好的,接地气、又不至于显LOW,更重要的是一夜间让大家知道了广汽埃安这个新电池,营销的目的达到了。

不同的是,刀片电池是密度低的磷酸铁锂,弹匣电池则是密度高的三元锂。考虑到磷酸铁锂与生俱来的安全性,此次同样是通过针刺实验,所以弹匣三元锂电池显得更具含金量。

3、弹匣电池不起火的原理

说完了基本面,我们再深入聊聊技术。

要想让三元锂电池针刺后不热失控、不起火,道理说起来其实很简单,无非就是采用耐高温电芯,加强电芯隔热、散热,对电池工作进行及时监控,并在产生问题时第一时间做隔绝、散热处理,以免殃及包池。

我们再看弹匣电池的处理方式,原理其实也就那样:

根据广汽埃安的描述,弹匣电池是通过提升电芯自身热稳定性、电芯之间的隔热性、电芯的散热性能以及对电池进行全天候监控解决电池自燃的问题。

具体来看,弹匣电池采用了类似弹匣安全舱的设计,有效阻隔热失控电芯的蔓延、当侦测到电芯电压或温度等出现异常时,自动启动电池速冷系统为电池降温。

另外,搭载弹匣电池技术的三元锂电池系统,针刺后只有被刺电芯模块热失控,而不会蔓延至其它电芯模块。

所以,经过这样一个系统级的技术处理,弹匣电池才通过了针刺测试。当然了,道理说起来简单,做起来就没有那么简单了,不仅要做到车规级别的稳定性,还要控制住成本,整体还是挺难弄的,不然早普及了。

4、弹匣电池采用了什么技术来避免热失控?

了解了工作原理,再做应对措施,其实就比较了然了。

除了公布在中汽中心做试验通过针刺测试的视频,此次广汽埃安也是大方地公布了他们具体采用的4个技术,我们可以看看。

第一,超高耐热稳定的电芯。为了提升三元锂电池的耐高温属性,弹匣电池主要做了3大提升,都是材料级别的,不是结构上的,所以还是有些含金量。

1、电芯通过正极材料的纳米级包覆及掺杂技术的应用,能有效提升热稳定性,防止热失控;

2、电解液新型添加剂的应用实现了SEI膜的自修复,从而改善电芯寿命,降低电芯短路风险;

3、高安全电解液,通过特殊电解液添加剂,在加热至120℃以上时,在活性材料表面自发聚合形成高阻抗特性聚合物膜,大幅降低热失控反应产热。

广汽埃安表示,这些关键技术的应用,使电芯的耐热温度提升了30%。

有知情人士透露,广汽埃安这个弹匣电池可能是中航锂电的Ni55电池。目前,宁德时代的Ni55电池已经在蔚来、几何、上汽等车型进行了成功应用,所以Ni55电池其实并不太陌生,只是中航锂电的Ni55水平如何,还得再看。

第二,超强隔热的电池安全舱。

他们的技术手段是,通过网状纳米孔隔热材料和耐高温上壳体,弹匣电池构筑了超强隔热的安全舱,最终实现三元锂电芯热失控不蔓延至相邻电芯,同时,电池包上壳体能耐温1400℃以上,从而有效保护电池整包。

从中汽中心公布的数据来看,当弹匣电池被刺穿后,局部最高温度可达686.7℃(也有数据显示687.1℃),相邻电池温度正面大概只有1/3。

第三,极速降温的速冷系统。在局部电芯热失控后,为了不让热蔓延,不让电池因热胀爆炸,及时的冷却与热排出还是非常重要的。

广汽埃安表示,通过全贴合液冷系统、高速散热通道、高精准的导热路径的设计,弹匣电池实现了散热面积提升40%,散热效率提升30%,有效防止热蔓延。

从中汽中心公布的数据来看,在发生局部热失控后,温升取得了快速下降。

第四,全时管控的第五代电池管理系统。

弹匣电池通过采用车规级最新一代电池管理系统芯片,可实现每秒10次全天候数据采集,相比前代系统提升100倍,以24小时全覆盖的全时巡逻模式,对电池状态进行监测。发现异常时,立即启动电池速冷系统为电池降温。

5、看看针刺试验

面对这次最严苛的电池测试,广汽埃安显然是有备而来。

首先,广汽埃安选择的试验条件也是国标中最严苛的:8mm钢针(标准是3-8)和100%SOC(标准90%以上)电量。

钢针越粗,造成的内部短路就越严重,瞬间产生的热量越大;电芯电量越满,能量就越高,热失控产生的破坏力也越大。

温升方面,局部最高温度可达686.7℃(也有数据显示687.1℃),相邻电池温度正面大概只有1/3,随后快速下降,从图表中看不出具体时间线。

从另一张图表我们大概算了下时间,被刺电芯温度从最高降到零,大概一共花了10000秒(166分钟),降到100度左右,花了大概1/3,也就是55分钟。

至于被刺电芯的电压,则是瞬间从4点几V降到0V,完全短路了。广汽埃安还公布了整包电压从满压降到0V的时间:48小时。

上面就是这次针刺试验是几个核心数据,从结果上来说,电池包自始至终都没着火,所以肯定是成功的,这是第一个量产三元锂电池包通过针刺试验,往大了说具有一定时代意义。

6、编者有话说

所谓外行看热闹,内行看门道。就我们跟资深电池行业人士的沟通来看,首先大家对广汽埃安三元锂电池通过针刺试验是可喜可贺的,毕竟是行业突破,但大家也同时表示了疑惑:那么多隔热措施,成本是怎么压下来的?

因为,让三元锂电池通过针刺试验其实并不难,大家之所以不做,一是迫于成本压力,二是没有太多现实必要性。

从广汽埃安公布的数据来看,弹匣电池的成本下降了10%,表面看起来挺好,但却并没有公布对比参照物,是最贵的811电池,还是最廉价的磷酸铁锂呢?从广汽埃安目前的应用情况来看,有人猜测是811电池……

当然了,既然是同比下降了,肯定是跟自家产品相比,直接受益的是广汽埃安,所以这个事还是具备一定可持续性。按照广汽埃安的说法,弹匣电池今年将陆续在AION旗下车型应用。

从整个行业来说,经过十年理性与非理性狂奔式发展,今日之电池技术早已取得显著进步。

但是,每年仍有几十、上百个电动车发生自燃等事故,虽说基于500万辆的保有量,新能源车自燃比例并不比油车高,但电车自燃问题现在依然牵动着大众的心,这就要求各个厂家进一步将技术做细,更加严谨。 第一电动网文中内容、图片均来源于网络,如有版权问题请联系本站删除!

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