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大禹_刀片_彈匣_琥珀/云母_五花八門的電池技術

放大字體  縮小字體 發布日期:2021-09-26 15:17:51    作者:本站小編:楊旭    瀏覽次數:39
導讀

車企在電池包安全技術方面,已經開啟全面競爭模式。當新能源車滲透率以超乎多數人想象的速度飆漲,當電動車自燃案例仍然時有發生,當比亞迪憑借刀片電池實現磷酸鐵鋰對三元鋰的逆襲,越來越多中國車企參與到電動汽車

車企在電池包安全技術方面,已經開啟全面競爭模式。

當新能源車滲透率以超乎多數人想象的速度飆漲,當電動車自燃案例仍然時有發生,當比亞迪憑借刀片電池實現磷酸鐵鋰對三元鋰的逆襲,越來越多中國車企參與到電動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。

有寧德時代、比亞迪、國軒高科、蜂巢能源這樣的動力電池供應商,為何主機廠還要不遺余力的進行電池系統的設計研發呢?除了安全要掌握在自己手中之外,還是因為車企要爭奪話語權,當你的電動車只賣10萬元時,可以把業務全權交給靠譜供應商,但假如當電動車價位區間升至30-50萬元時,車型之間是品牌理念、安全理念的競爭,主機廠的品牌重要性就體現出來了。

起名很重要

汽車賣得快,全靠車名帶。主機廠深諳名字對一臺新車的重要意義,電池命名同樣如此。

比亞迪“刀片電池”,以產品的外型設計特征來命名,稱得上電池技術命名上的一次創新,結合“佩刀安天下”的宣傳,讓一款原本只有技術人員才愿關注的電池安全解決方案,迅速被消費者所熟知。

注:刀片電池

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

東風嵐圖打造的琥珀/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,又因兩款電池電芯所采用的隔熱材料顏色和形態酷似琥珀和云母,故稱之為琥珀/云母電池。

長城汽車的大禹電池,并沒有根據電池形態或者隔熱材料的形態命名,而是通過一種全新的“變堵為疏”的設計理念,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,把洪水攔在外面,其弊端是堤壩有被沖破的風險,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)設計形態命名,而大禹電池則以其“變堵為疏”的設計理念命名。個人認為,刀片電池在命名上具有開創性意義,而大禹電池在命名上同樣具有一定的創新性。

理念的不同

其實,刀片、大禹、彈匣、云母/琥珀,并不是說主機廠要生產電芯,而是要自研一種電池系統安全技術,以詮釋它們對自家電動車安全性的理解。當然,兼具動力電池供應商身份的比亞迪比較特殊,它的刀片電池完全自研自產。

但是,從技術角度來看,四家電池系統的安全設計理念并不相同。

比亞迪刀片電池的創新在于通過結構調整,解決了磷酸鐵鋰電池能量密度低的難題。在成組時,跳過“模組”,提升體積利用率,實現同樣空間內安裝更多電芯的目標,體積利用率提升50%以上,續航里程已經達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「直列式排布結構+高溫絕緣陶瓷防護+隔煙通道」設計,在規避正負極短路、短路防護、快速散熱等方面發揮優勢。


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


注:琥珀電池

琥珀/云母電池設計核心理念在于,把火撲滅在燃燒起之前,電池起火必然由單個電芯引起,所以將“問題電芯”就地隔離,避免熱擴散和熱失控。采用三維隔熱墻技術,在電池包內填充特殊有機硅復合材料,這種材料的特點是結合有機硅聚合物+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加入層狀Al-Si云母和氣凝膠,且電芯和云母、氣凝膠會像云母石一樣層疊堆積。就像為每個電芯定制了“安全倉”,假如某個電芯出現“暴躁”情況,也被圍堵在自己的“單間”內。

長城汽車的大禹電池技術則采用“變堵為疏”的設計思路,將氣流、火流按照設計通道安全疏導出電池包外。


注:大禹電池

大禹電池采用“控+導”相結合的設計思路,重視“控”的同時,也重視“導”。

“控”方面,實現電芯熱阻隔、模組級阻隔、絕熱材料對比,“導”方面,采用滅火盒阻火設計和PACK定向排爆,通過定向排爆流場、溫度場、阻火盒、傳導傳熱四個方面實現排爆、降溫、導熱等。

在熱源控制、隔離、冷卻、排出等領域,“大禹電池”融入了8項全新設計理念——“熱源隔斷、雙向換流、熱流分配、定向排爆、高溫絕緣、自動滅火、正壓阻氧、智能冷卻”,以充分確保電池系統的安全性。

技術應用方面的不同

刀片電池研發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/云母電池設計之初均選用的是三元鋰電芯,也就是嵐圖汽車對外公布的三星 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,動力電池能量密度越大,熱穩定性越差,也越容易失控,近幾年電池自燃事故頻發,且以811動力電池居多的原因。

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


據了解,大禹電池技術數十項專利將對全社會免費開放,以推動新能源汽車的發展,最大范圍保障用戶安全。

結語:

涉及電池安全,無論多少投入都不過分,電動車帶給消費者的購車成本、續航里程、充電時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鍵因素,電池安全仍然無法保證絕對“零熱失控”。

目前實現大規模量產并接受市場考驗的,只有刀片電池,其安全性得到市場認可。彈匣電池和琥珀/云母電池分別應用在廣汽Aion V和嵐圖FREE純電/插電車型上,但目前市場保有量都很小。

大禹電池技術的推廣落地,會相對慢一點,將于2022年開啟對長城汽車旗下新能源系列車型的全面應用,沙龍品牌第一款車型即將首搭大禹電池技術并亮相。

 
(文/本站小編:楊旭)
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