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盤點 | 各大企業(yè)的不起火電池方案
時間:2021-09-27 09:43來源:電池聯(lián)盟 作者:子蕊
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近幾年，新能源汽車行業(yè)迎來爆發(fā)的同時，引發(fā)的車輛起火、爆炸事故越來越多。一份報告指出，由電池原因?qū)е碌男履茉雌嚻鸹鸨壤罡撸渲?a href='http://www.www.astra-soft.com/shushuo/dc/' target='_blank'>電池故障比例占33%，電池泡水或浸泡占4%。
為了提高動力電池的安全水平，長城汽車、嵐圖汽車、極氪汽車、廣汽埃安、寧德時代、蜂巢能源、欣旺達、比亞迪等車企和動力電池廠商紛紛推出不起火方案。以下為您一一盤點：
長城大禹電池
6月29日，在長城汽車咖啡智駕2.0發(fā)布會上，長城汽車帶來了全新技術(shù)——大禹電池。該電池擁有八大全新設(shè)計理念，目前已獲得數(shù)十項核心技術(shù)專利，可以有效緩解用戶對于電動車安全焦慮的痛點。
9月24日，在“長城汽車大禹電池技術(shù)媒體品鑒會”上，長城汽車首次對外詳細揭秘大禹電池技術(shù)相關(guān)理念和創(chuàng)新技術(shù)。大禹電池技術(shù)超60項專利，將對全社會免費開放。2022年，大禹電池技術(shù)將對長城汽車旗下新能源系列車型開啟全面應(yīng)用。
據(jù)介紹，大禹電池技術(shù)采用“控+導(dǎo)=通”的核心技術(shù)原理，搭建4層5維安全矩陣，采取8大創(chuàng)新設(shè)計，包括熱源隔斷、雙向換流、熱流分配、定向排爆、高溫絕緣、自動滅火、正壓阻氧、智能冷卻等，覆蓋熱源抑制、隔離、冷卻、排出等各項領(lǐng)域，保障電池不起火、不爆炸，首搭車型為沙龍品牌第一款車型。
大禹電池安全技術(shù)可有效解決不同化學(xué)體系電芯發(fā)生熱失控之后的起火、爆炸問題。除能量密度可突破190Wh/kg的NCM811三元鋰電池，還包括未來隨著鎳含量提高電池能量密度更高的三元鋰電池。另外也包括三元鋰電池體系的NCA（鎳鈷鋁）電芯及無鈷電芯等，以及不同技術(shù)線路的磷酸鐵鋰電池。同時，大禹電池技術(shù)還可百搭不同PACK的應(yīng)用技術(shù)，滿足未來CTC（Cell to Chassis）電池PACK與融合方式，進一步提升整體剛性。
嵐圖“琥珀”、“云母”電池系統(tǒng)
9月17日，嵐圖汽車舉行了嵐圖電池安全技術(shù)發(fā)布會暨眾測挑戰(zhàn)，發(fā)布了“琥珀”和“云母”兩大電池系統(tǒng)。經(jīng)過擠壓、碰撞、高溫淋水等安全測試，兩大電池系統(tǒng)技術(shù)不僅實現(xiàn)“5分鐘不起火”，更進一步分別做到30分鐘乃至靜置50天“不起火、不爆炸”。
據(jù)介紹，“琥珀”和“云母”兩大電池系統(tǒng)通過三維隔熱墻技術(shù)、PACK五層安全防護、云BMS等方面對電池包進行了優(yōu)化。
三維隔熱墻技術(shù)是指，在電池包內(nèi)使用無熱擴散的隔熱阻燃材料，對每個電芯進行單獨的三維立體包裹。該技術(shù)可以有效阻擋電芯與電芯之間的蔓延，即使單個電芯熱失控，也能避免波及到周圍其他電芯，不會讓熱失控蔓延。
雖然都是“三維隔熱墻”技術(shù)，但是“琥珀”電池系統(tǒng)和“云母”電池系統(tǒng)不同點在于三維隔熱墻的材料及結(jié)構(gòu)不同。據(jù)介紹，“琥珀”電池系統(tǒng)是在電池包內(nèi)填充特殊的有機硅復(fù)合材料，這種材料的特點是結(jié)合有機硅聚合物+低密度隔熱材料+阻燃劑，形成高效的隔熱阻燃絕緣層，使得每個電芯單元像“琥珀”一樣處于充分包裹中。而“云母” 電池系統(tǒng)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、氣凝膠會像云母石一樣層疊堆積。
PACK五層安全防護是指車身防護、高強框架、壓力傳遞、形變吸能和電芯雙保險五項電池安全結(jié)構(gòu)設(shè)計。
云BMS是嵐圖的主動安全技術(shù)。嵐圖云BMS可同時在線服務(wù)百萬臺車，并做到對95%的請求1秒內(nèi)響應(yīng)，可對PB級別（1PB=1024TB）數(shù)據(jù)進行分析和永久存儲，并且數(shù)據(jù)可靠性保證99.99%，提供全生命周期的電池健康和安全管理。
極氪汽車“極芯”電池包
7月9日，極氪公布了旗下產(chǎn)品ZEEKR 001所搭載的極芯電池包針刺實驗視頻。其被刺電芯最高溫度達到801.4℃，并未起火，未爆炸。熱疏隔組排設(shè)計讓整包結(jié)構(gòu)完好，無明顯變形，電池外殼也并未帶電，電池包內(nèi)部固定結(jié)構(gòu)以及高壓連接完好，無熱蔓延。
為確保不起火、不蔓延、不爆炸，“極芯”電池包還搭載了“NTP無熱蔓延不起火“技術(shù)，運用了“隔”、“排”、“防”、“警”、“冷”、“斷”六大核心技術(shù)，結(jié)合先進預(yù)警模型和熱管理策略，實現(xiàn)多層隔熱、無障礙排熱、實施防控、自動預(yù)警、主動冷卻、毫秒斷電，360°無死角保障電池的高可靠性、高安全性。
廣汽埃安彈匣電池
3月10日，廣汽埃安發(fā)布了新一代動力電池安全技術(shù)彈匣電池，在行業(yè)首次實現(xiàn)了三元鋰電池整包針刺不起火，重新定義了電池安全標準。彈匣電池類似安全艙的設(shè)計，可有效阻隔熱失控電芯的蔓延，當偵測到電芯電壓或溫度等出現(xiàn)異常時，自動啟動電池速冷降溫系統(tǒng)為電池降溫。
廣汽埃安方面表示，搭載彈匣電池系統(tǒng)安全技術(shù)的電池包，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10%。在沒有犧牲續(xù)航的同時，實現(xiàn)了高安全、長續(xù)航、低成本。
5月20日，廣汽埃安再次發(fā)起對彈匣電池的針刺試驗。試驗采用磷酸鐵鋰（普通電池）整包和磷酸鐵鋰（彈匣電池）整包進行對比測試。從試驗結(jié)果來看，搭載彈匣電池技術(shù)的磷酸鐵鋰整包針刺刷新了磷酸鐵鋰電池的安全新高度。
寧德時代“永不起火”811電池
2020年9月29日，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(jīng)開發(fā)出不起火只冒煙的電池產(chǎn)品，“國標要求電池5分鐘不起火，我們新開發(fā)的產(chǎn)品可以做到不起火只冒煙，會在年底在一些車型量產(chǎn)……” ，他說。
2020年10月21日，寧德時代乘用車解決方案部總裁林永壽表示，2021年將推出“無熱擴散的CTP技術(shù)”，未來進一步研發(fā)更高集成技術(shù)。
2020年11月，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(shù)，可實現(xiàn)“無熱蔓延”。這一電池組就是寧德時代此前宣布的“只冒煙不起火”的電池。
蜂巢能源果凍電池
2020年12月2日，蜂巢能源在其電池日上，推出了采用新型果凍狀電解質(zhì)的果凍電池。該電池具有高電導(dǎo)、自愈合、阻燃等特點，能在幾乎不降低電性能的同時阻止熱擴散。
此外，“果凍電池”的耐熱溫度提高至150°C，同時具備“自愈合”特性，在實驗室樣品滿電針刺測試中，可實現(xiàn) “不起火、不冒煙、自愈合”。
欣旺達“只冒煙、不起火”動力電池
去年12月，欣旺達以視頻方式公開展示了其研發(fā)的“只冒煙、不起火”動力電池。
在欣旺達惠州基地試驗場進行的“加熱觸發(fā)電芯熱失控實驗”中，實驗?zāi)＝M電芯在觸發(fā)熱失控后，現(xiàn)場有煙霧冒出，但并未出現(xiàn)明火。實驗中，被觸發(fā)電芯溫度快速升至約600℃后逐漸下降；約20分鐘后，該電芯溫度已降至約300℃，周邊電芯溫度也同步下降；約50分鐘后，該電芯溫度已經(jīng)降至約110℃，未觸發(fā)第二顆電芯；最終，實驗電芯溫度下降到60℃共耗時67分鐘。
比亞迪刀片電池
2020年3月29日，比亞迪正式發(fā)布刀片電池，該電池首先搭載于比亞迪“漢”車型。對于刀片電池的安全性有多強，比亞迪董事長王傳福曾表示，刀片電池將徹底終結(jié)新能源汽車的安全痛點，將自燃這個詞從新能源汽車的字典里抹除。
刀片電池在本質(zhì)上仍是磷酸鐵鋰電池，只不過比亞迪從結(jié)構(gòu)上進行了創(chuàng)新，突破了電池能量密度的瓶頸，提高了能量密度和安全性。
刀片電池之所以通過嚴苛的針刺試驗，并做到不冒煙不起火，甚至表面溫度都極低，主要得益于其獨特的結(jié)構(gòu)設(shè)計。刀片電池扁平的設(shè)計，不僅讓其在經(jīng)歷外界損壞后，觸發(fā)短路導(dǎo)致的發(fā)熱量減少，還有利于散熱。這是刀片電池非常安全的原因。
總結(jié)：企業(yè)們扎堆研發(fā)“不起火”電池，說明市場對于電池安全的重視。值得注意的是，在電池引發(fā)的起火原因中，很大一部分是源于熱管理問題。去年5月，工信部發(fā)布了GB 18384-2020《電動汽車安全要求》、GB 38032-2020《電動客車安全要求》和GB 38031-2020《電動汽車用動力蓄電池安全要求》三項強制性國家標準。其中，《電動汽車用動力蓄電池安全要求》要求電池單體發(fā)生熱失控后，電池系統(tǒng)在5分鐘內(nèi)不起火不爆炸，為乘員預(yù)留安全逃生時間。三項國家標準于今年1月1日起開始實施。
總之，希望動力電池做到永不起火”“永不自燃”，對于整個電池行業(yè)的發(fā)展起到了促進作用，不過，對該技術(shù)的探索是個長期的過程，還需要各方攜起手來共同努力，才能早日實現(xiàn)目標！
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