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動力電池安全問題是全球電動化進程中最大的“灰犀牛”。 2020年，國內外多家車企旗下電動車型皆因動力電池安全問題接連出現召回。近日，因電池起火風險，LG化學和現代更是面臨80億的巨額召回費用。 因此，圍繞電池安全，產業鏈相關企業都在開展技術攻關，其中“不起火”電池技術則是電池安全最重要，也是最難攻克的一座堡壘。 3月10日，廣汽埃安發布新一代動力電池安全技術——彈匣電池系統安全技術（以下簡稱“彈匣電池”），并公布了其成功挑戰三元鋰電池整包針刺試驗的視頻。  其表示，這款彈匣電池“首次”實現了三元鋰電池整包針刺不起火，“攻克了”公認的行業難題，“重新定義”三元鋰電池安全標準。 三元鋰電池整包針刺“不起火” 此次試驗，電池整包的SOC為100%，為滿電狀態，刺針為直徑8mm鋼針。  試驗結果顯示，廣汽埃安的三元鋰（彈匣電池）整包在試驗過程中熱事故信號發出5分鐘后，僅出現短暫冒煙，無起火和爆炸現象。  靜置48小時后，電壓降至0V，溫度恢復至室溫。 針刺后只有被刺電芯模塊熱失控，沒有蔓延到其他電芯，針刺位置上方的電池外殼漆皮受熱脫落，外觀整體保持良好。  打開電池整包，觀察內部結構完好。
據廣汽埃安介紹，在彈匣電池解決方案下，磷酸鐵電池在針刺實驗中不冒煙不起火，而三元鋰電池則冒煙不起火。 實際上，對于針刺實驗，大眾已然不陌生。2020年3月，圍繞著針刺實驗，比亞迪和寧德時代進行了一次隔空“互懟”。比亞迪推出形似“刀片”磷酸鐵鋰單體電池，并以此挑戰“針刺實驗”，電池無煙、無明火，表面溫度不超過60℃。 但是相較于磷酸鐵鋰電池“天生”的安全基因，穩定性稍遜的三元鋰電池通過針刺測試挑戰巨大，電池發生內短路后將發生噴射、爆燃等劇烈反應。 因此，去年發布的動力電池新國標中，共有21項安全測試，但無針刺實驗，其中規定電池在發生熱失控后5分鐘內不得發生起火和爆炸。 那么，廣汽埃安的“彈匣電池”是如何攻克三元針刺這個行業難題的呢？ 四大“黑科技” 據悉，廣汽埃安的彈匣電池之所以能夠成功通過針刺試驗，是以系統思維解決從電芯、模組到系統的全方位安全。具體來看，彈匣電池就是從電芯、系統、散熱、BMS各個層級，打造三元電池包的安全、高效保護。 這主要是基于其包含的四大核心技術，即超高耐熱穩定的電芯、超強隔熱的電池安全艙、極速降溫的速冷系統和全時管控的第五代電池管理系統。 電芯：彈匣電池的電芯通過正極材料的納米級包覆及摻雜技術的應用，提升熱穩定性。并在電解液中增加了兩種新型的添加劑，能夠分別實現隔膜自修復、降低熱失控反應產熱的功能。  電池安全艙：通過網狀納米孔隔熱材料和耐高溫上殼體設計，形成超強隔熱的安全艙，實現三元鋰電芯熱失控不蔓延至相鄰電芯，電池包上殼體能耐溫1400℃以上。  速冷系統：通過全貼合液冷系統、高速散熱通道、高精準的導熱路徑的設計，散熱面積提升40%，散熱效率提升30%。  第五代電池管理系統：采用最新一代車規級電池管理系統芯片，可實現每秒10次全天候數據采集，相比前代系統提升100倍。可以24小時對電池狀態進行監測，發現異常時，立即啟動電池速冷系統為電池降溫。  同時，在電池續航和成本等方面，廣汽埃安官方信息顯示，搭載彈匣電池系統安全技術的電池包，其能量密度相對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%，成本下降了10%。 從這個表述來看，彈匣電池似乎做到了高安全、長續航、低成本的高度融合。 值得注意的是，廣汽埃安其在之前已經宣布了將在今年9月發布石墨烯超級快充電池，該電池可以在8分鐘內充滿。此外，廣汽還發布了硅負極電池，并表示該新型電池NEDC續航可以達到1000km。廣汽埃安一度成為車圈話題頭條，不過，很多人看的是熱鬧，背后有關項目技術的發展曝光度也很少。 此次，彈匣電池將在今年陸續搭載在廣汽AION全系車型上，屆時是噱頭還是實力，一驗便知。 寧德時代/蜂巢能源/欣旺達等領銜“不起火”電池 彈匣電池的“橫空出世”，其一表明車企自研電池趨勢正在加速，另一方面也說明圍繞電池安全，更多技術已做出長足進步。 除了廣汽，國外以特斯拉為代表，國內車企如上汽、吉利、蔚來等均聯合電池廠參與到電池研發的過程中。 在“不起火”電池方面，自今年以來，也已經有包括寧德時代、蜂巢能源、欣旺達等多家電池企業陸續給出其解決方案。 寧德時代 寧德時代董事長曾毓群在2020世界新能源汽車大會上透露，寧德時代已經開發出不起火只冒煙的電池產品，將于年底在一些車型上量產。 2020年11月6日，蔚來汽車正式上線100kWh電池包。該電池包采用寧德時代鎳55三元電芯和CTP成組技術，可實現“無熱蔓延”。這一電池組即寧德時代此前宣布的“只冒煙不起火”的電池。 欣旺達 2020年年底，欣旺達采用鎳5X三元材料體系，“只冒煙、不起火”動力電池解決方案亮相。欣旺達通過視頻展示其“只冒煙、不起火”電池包實驗，通過加熱一顆電芯，引起熱失控冒煙，實驗結果顯示，周邊電芯溫度升高但不觸發熱失控。 目前，欣旺達的不起火電池方案已經完全可以進入實用階段，給客戶裝車使用。 蜂巢能源 在2020年12月舉行的蜂巢能源電池日上，蜂巢能源推出了“果凍電池”，并提供一套完整的動力電池熱失控系統性解決方案——冷蜂。通過材料、電芯、電池包、監控系統四大層級的原創技術,解決電池系統的熱失控問題。 官方稱，“果凍電池”的耐熱溫度提高至150°C，同時具備“自愈合”特性，并且在實驗室樣品滿電針刺測試中，果凍電池可實現 “不起火、不冒煙、自愈合”。 |
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