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针刺三元锂电池也不起火了埃安的弹匣电池是

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根据中汽协数据显示,年国内新能源乘用车累计销量为.7万辆,同比增长14.6%。

但是随着新能源车保有量的不断增加,新能源车发生自燃事件的频率也在持续攀升。据不完全统计,仅年就发生了超过件新能源车自燃事件。

所以,电动车的电池安全,依然是许多消费者购买电动车时最关心的问题。

目前,在电动车上常见的动力电池有两大类:磷酸铁锂电池和三元锂电池。

简单来说,磷酸铁锂电池能量密度虽然低,但是在成本和安全性上更有优势;三元锂电池虽然能量密度大,但是安全性相对较低,并且成本更高。

去年初,比亚迪通过刀片电池的针刺试验,将磷酸铁锂电池重新拉回到了人们的视线中来,并且让磷酸铁锂电池的安全性得到了大家的认可。

相比之下,目前三元锂电池的安全性,仍然是新能源领域公认的痛点和难点。当然,这也成为了新能源产业链上相关企业想要攻克的难题。

而这一次,广汽埃安拿出了自己的解决方案。

3月10日,广汽埃安发布了新一代动力电池安全技术——弹匣电池系统安全技术(简称“弹匣电池”)。

发布会上做的实验:

技术人员把电池包充至满电状态,然后选取直径达8mm的钢针,将钢针穿过电池包外壳并穿过电芯,造成电池短路,进而引发热失控。

从测试视频我们可以看到,在整个测试过程中,电芯最高温度达到了.7℃,并在测试热事故信号发出5分钟后,出现了短暂的冒烟现象,但整个过程并没有出现起火和爆炸现象。

静置48小时后,电压降至0V,系统温度也降至室温,打开电池整包观察内部结构完好,针刺后只有被刺电芯模块热失控,没有蔓延到其他电芯。

我们知道,比亚迪的刀片电池之所以能够成功挑战针刺试验,靠的其实是磷酸铁锂正极材料自身的化学性质。

简单来说,磷酸铁锂中的P-O共价键的键能很大,所以稳定性很强,不容易分解,高温或者过充都不会使它的结构发生崩塌。

正是因为其结构难以被破坏,所以共价键另一端的氧原子就会非常“老实”,很难被氧化而释放。

所以磷酸铁锂有很好的耐高温性,基本上温度到了°C左右,也不会把P-O共价键破坏,释放出氧气来。(满电情况下,磷酸铁锂要°C左右才会发生热分解)

但是在三元正极材料中,这里以常见的镍钴锰(NCM)电池来说,钴(Co)负责电池的导电和循环性能;镍(Ni)负责材料的电量;锰(Mn)负责电池的安全性和稳定性。

因为三元锂电池主要追求的是高能量密度,常见的都是NCM、NCM、NCM电池,负责电池安全性的锰(Mn)元素的含量本来就很少。

再加上这三种元素本身就不耐高温,极端情况下会释放氧分子,所以三元锂电池在°C左右就可能发生自燃。

也就是说,想从三元正极材料层面找解决问题的办法很难,那么广汽埃安是如何做到的呢?

第一个是加强电芯的耐热稳定性:提高正极材料热稳定;在电解液中使用新型添加剂,实现SEI膜的自修复。

第二个是全新的电池管理系统:能够实现每秒10次全天候数据采集,如果发生异常时可以启动速冷系统,为电池降温。

第三个是电池包安装了速冷系统: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,可以有效防止热蔓延。

不过,通过发布会上做的实验,我们可以发现,上面三点其实都不是弹匣电池能够通过针刺试验的核心原因,隔热的电池安全舱——弹匣才是关键。

其通过网状纳米孔隔热材料和耐高温上壳体,弹匣电池构筑了隔热性很好的安全舱,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℃以上,从而有效保护电池整包。

当然,根据埃安官方的说法,弹匣电池虽然增加了很多安全设计,但同时在冷却系统、电芯设计、整包布置等方面也进行了全面优化。

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%,成本下降10%。

个人认为,弹匣电池也和刀片电池一样,用到了CTP技术,只是没有刀片电池的去模组化的程度深而已。

总结:

想要把电动车的续航里程做得更长,三元锂电池是短时间内不可替代的技术路线。所以三元锂电池的热失控,的确是个让人头痛的问题。如今广汽埃安能够拿出自己的解决方案,算得上是一次技术突破。

不过,研发技术相对来说是比较简单的,而最困难的是如何把新技术量产。所以,接下来还得看弹匣电池量产之后实际装车的效果了。据说,这一套系统预计会首发搭载在4月上市的埃安Y上,感兴趣的小伙伴不妨留意我们后续的跟进报道。

文|秦鼎茗

图|网络



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