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大禹_刀片_彈匣_琥珀/云母_五花八門的電池技術(shù)

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2021-09-26 15:17:51    作者:本站小編:楊旭    瀏覽次數(shù):41
導(dǎo)讀

車企在電池包安全技術(shù)方面,已經(jīng)開啟全面競爭模式。當(dāng)新能源車滲透率以超乎多數(shù)人想象的速度飆漲,當(dāng)電動(dòng)車自燃案例仍然時(shí)有發(fā)生,當(dāng)比亞迪憑借刀片電池實(shí)現(xiàn)磷酸鐵鋰對(duì)三元鋰的逆襲,越來越多中國車企參與到電動(dòng)汽車

車企在電池包安全技術(shù)方面,已經(jīng)開啟全面競爭模式。

當(dāng)新能源車滲透率以超乎多數(shù)人想象的速度飆漲,當(dāng)電動(dòng)車自燃案例仍然時(shí)有發(fā)生,當(dāng)比亞迪憑借刀片電池實(shí)現(xiàn)磷酸鐵鋰對(duì)三元鋰的逆襲,越來越多中國車企參與到電動(dòng)汽車電池安全的研究中,便有了彈匣、琥珀、云母、大禹等五花八門的各種電池技術(shù)。

有寧德時(shí)代、比亞迪、國軒高科、蜂巢能源這樣的動(dòng)力電池供應(yīng)商,為何主機(jī)廠還要不遺余力的進(jìn)行電池系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研發(fā)呢?除了安全要掌握在自己手中之外,還是因?yàn)檐嚻笠獱帄Z話語權(quán),當(dāng)你的電動(dòng)車只賣10萬元時(shí),可以把業(yè)務(wù)全權(quán)交給靠譜供應(yīng)商,但假如當(dāng)電動(dòng)車價(jià)位區(qū)間升至30-50萬元時(shí),車型之間是品牌理念、安全理念的競爭,主機(jī)廠的品牌重要性就體現(xiàn)出來了。

起名很重要

汽車賣得快,全靠車名帶。主機(jī)廠深諳名字對(duì)一臺(tái)新車的重要意義,電池命名同樣如此。

比亞迪“刀片電池”,以產(chǎn)品的外型設(shè)計(jì)特征來命名,稱得上電池技術(shù)命名上的一次創(chuàng)新,結(jié)合“佩刀安天下”的宣傳,讓一款原本只有技術(shù)人員才愿關(guān)注的電池安全解決方案,迅速被消費(fèi)者所熟知。

注:刀片電池

廣汽集團(tuán)的彈匣電池,采用同樣的命名邏輯,電池模組看上去像一個(gè)個(gè)彈匣,安置在電池包中,而模組內(nèi)的電芯,則像彈匣里的子彈一樣排列其中。

東風(fēng)嵐圖打造的琥珀/云母電池,亦是同樣的邏輯,該電池采用一種“三位隔熱墻”的電池包安全技術(shù),又因兩款電池電芯所采用的隔熱材料顏色和形態(tài)酷似琥珀和云母,故稱之為琥珀/云母電池。

長城汽車的大禹電池,并沒有根據(jù)電池形態(tài)或者隔熱材料的形態(tài)命名,而是通過一種全新的“變堵為疏”的設(shè)計(jì)理念,取名為“大禹”。眾所周知,大禹之前,治理洪水的解決方案是修建大壩和堤堰,把洪水?dāng)r在外面,其弊端是堤壩有被沖破的風(fēng)險(xiǎn),而大禹治水的核心主張是“變圍堵為疏通”,開通更多河道,把洪水全部引入大海。


可以看出,刀片、彈匣、琥珀/云母采用類似的命名邏輯,即通過電池(模組或電芯)設(shè)計(jì)形態(tài)命名,而大禹電池則以其“變堵為疏”的設(shè)計(jì)理念命名。個(gè)人認(rèn)為,刀片電池在命名上具有開創(chuàng)性意義,而大禹電池在命名上同樣具有一定的創(chuàng)新性。

理念的不同

其實(shí),刀片、大禹、彈匣、云母/琥珀,并不是說主機(jī)廠要生產(chǎn)電芯,而是要自研一種電池系統(tǒng)安全技術(shù),以詮釋它們對(duì)自家電動(dòng)車安全性的理解。當(dāng)然,兼具動(dòng)力電池供應(yīng)商身份的比亞迪比較特殊,它的刀片電池完全自研自產(chǎn)。

但是,從技術(shù)角度來看,四家電池系統(tǒng)的安全設(shè)計(jì)理念并不相同。

比亞迪刀片電池的創(chuàng)新在于通過結(jié)構(gòu)調(diào)整,解決了磷酸鐵鋰電池能量密度低的難題。在成組時(shí),跳過“模組”,提升體積利用率,實(shí)現(xiàn)同樣空間內(nèi)安裝更多電芯的目標(biāo),體積利用率提升50%以上,續(xù)航里程已經(jīng)達(dá)到了高能量三元鋰電池的同等水平。

解決了能量密度問題,才能夠讓安全性更高的磷酸鐵鋰電池大范圍推廣,為保證其安全性,刀片電池采用「直列式排布結(jié)構(gòu)+高溫絕緣陶瓷防護(hù)+隔煙通道」設(shè)計(jì),在規(guī)避正負(fù)極短路、短路防護(hù)、快速散熱等方面發(fā)揮優(yōu)勢(shì)。


彈匣電池通過層層圍堵,避免整個(gè)電池包熱失控。通過電芯超高耐熱穩(wěn)定性能提升,防止電芯熱失控后蔓延,極速降溫速冷系統(tǒng),以及全時(shí)管控的電池管理系統(tǒng),從電芯本征安全提升、到被動(dòng)安全強(qiáng)化、再到軟件主動(dòng)防控,確保電池系統(tǒng)安全。


注:琥珀電池

琥珀/云母電池設(shè)計(jì)核心理念在于,把火撲滅在燃燒起之前,電池起火必然由單個(gè)電芯引起,所以將“問題電芯”就地隔離,避免熱擴(kuò)散和熱失控。采用三維隔熱墻技術(shù),在電池包內(nèi)填充特殊有機(jī)硅復(fù)合材料,這種材料的特點(diǎn)是結(jié)合有機(jī)硅聚合物+低密度隔熱材料+阻燃劑(1000℃以上),形成高效的隔熱阻燃絕緣層,把每個(gè)電芯單元像“琥珀”一樣包裹其中,而云母電池則是在電池包內(nèi)加入層狀A(yù)l-Si云母和氣凝膠,且電芯和云母、氣凝膠會(huì)像云母石一樣層疊堆積。就像為每個(gè)電芯定制了“安全倉”,假如某個(gè)電芯出現(xiàn)“暴躁”情況,也被圍堵在自己的“單間”內(nèi)。

長城汽車的大禹電池技術(shù)則采用“變堵為疏”的設(shè)計(jì)思路,將氣流、火流按照設(shè)計(jì)通道安全疏導(dǎo)出電池包外。


注:大禹電池

大禹電池采用“控+導(dǎo)”相結(jié)合的設(shè)計(jì)思路,重視“控”的同時(shí),也重視“導(dǎo)”。

“控”方面,實(shí)現(xiàn)電芯熱阻隔、模組級(jí)阻隔、絕熱材料對(duì)比,“導(dǎo)”方面,采用滅火盒阻火設(shè)計(jì)和PACK定向排爆,通過定向排爆流場、溫度場、阻火盒、傳導(dǎo)傳熱四個(gè)方面實(shí)現(xiàn)排爆、降溫、導(dǎo)熱等。

在熱源控制、隔離、冷卻、排出等領(lǐng)域,“大禹電池”融入了8項(xiàng)全新設(shè)計(jì)理念——“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”,以充分確保電池系統(tǒng)的安全性。

技術(shù)應(yīng)用方面的不同

刀片電池研發(fā)之初就為解決電池能量密度低的難題,必然深度綁定比亞迪擅長的磷酸鐵鋰電池;琥珀/云母電池設(shè)計(jì)之初均選用的是三元鋰電芯,也就是嵐圖汽車對(duì)外公布的三星 SDI 的 NCA 811三元鋰電池。

彈匣電池和大禹電池則同時(shí)布局三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池,不過,在公開資料中,并沒有查到廣汽彈匣電池三元鋰的正極材料鎳鈷錳含量的占比,眾所周知,鎳含量高低決定電池組的能量密度,鎳占比越高,動(dòng)力電池能量密度越大,熱穩(wěn)定性越差,也越容易失控,近幾年電池自燃事故頻發(fā),且以811動(dòng)力電池居多的原因。

大禹電池則明確表示可滿足未來不同化學(xué)體系電芯應(yīng)用,NCM811三元鋰電池系統(tǒng)能量密度最高可突破190Wh/kg,大禹電池技術(shù)能夠滿足未來鎳含量提高,正極材料的穩(wěn)定性下降帶來的熱失控。


據(jù)了解,大禹電池技術(shù)數(shù)十項(xiàng)專利將對(duì)全社會(huì)免費(fèi)開放,以推動(dòng)新能源汽車的發(fā)展,最大范圍保障用戶安全。

結(jié)語:

涉及電池安全,無論多少投入都不過分,電動(dòng)車帶給消費(fèi)者的購車成本、續(xù)航里程、充電時(shí)間焦慮正在逐步緩解,不過熱失控安全仍然是影響用戶購車選擇的關(guān)鍵因素,電池安全仍然無法保證絕對(duì)“零熱失控”。

目前實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)并接受市場考驗(yàn)的,只有刀片電池,其安全性得到市場認(rèn)可。彈匣電池和琥珀/云母電池分別應(yīng)用在廣汽Aion V和嵐圖FREE純電/插電車型上,但目前市場保有量都很小。

大禹電池技術(shù)的推廣落地,會(huì)相對(duì)慢一點(diǎn),將于2022年開啟對(duì)長城汽車旗下新能源系列車型的全面應(yīng)用,沙龍品牌第一款車型即將首搭大禹電池技術(shù)并亮相。

 
(文/本站小編:楊旭)
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