最近,许多汽车制造商发布了各自最新的三元锂电池安全防护技术,在一段时间内,“不起火”、“不爆炸”甚至“不冒烟”的三元锂电池层出不穷。

锂三元电池的安全防护技术取得了很大的突破

3月10日,广汽耶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(以下简称“弹匣电池”)。 基于“防止电池内短路,防止短路后热失控,防止热失控后热蔓延”的设计思想,弹夹电池使用类似安全室的设计,有效切断热失控电池的蔓延,在检测到电池电压和温度等异常时,自动启动电池快速冷却系统冷却电池

“广汽、岚图抢跑,“不起火”电池成车企角逐新焦点”

为了验证弹仓电池的安全性,广汽艾利安发布了中国汽车技术研究中心的测试视频,对搭载弹仓电池系统安全技术的整个三元锂电池组进行了针刺热扩散试验。 试验结果表明,弹仓电池在试验中发出热事故信号5分钟后,略有冒烟,无起火和爆炸现象。

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图片来源:岚写真车促销海报截图

3月17日,岚图汽车以在线技术分享会的形式,全面解读了该公司首款量产型号岚图free搭载的三元锂电池组。 岚照汽车表示,岚照free电池组主要有三个优点。 是最先进的“三维隔热壁”技术、bms独有的电池安全监测和报警模型、高安全电池组方案。 在这三大黑科技的加持下,新电池组在发出热失控的触发和热事报警信号后,不冒烟、不起火、不爆炸。

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继岚图汽车之后,r汽车在3月18日的企业品牌大会上宣布,r汽车可以按照航空空级的标准,实现l0级的零热失控管理。 在云端通过实时监控进行高效、积极的报警,每个动力电池在云端进行体检,将电池组因电芯问题导致的热失控概率尽可能控制在接近零的范围内,避免自燃。

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研究表明,由于热稳定性相对较差,三元锂电池在某些极端环境下容易发生热失控起火。 但与安全性能相对较高的磷酸铁锂电池相比,三元锂电池具有能量密度高、低温性能好、倍率特性好等优点,经常被高端电动企业品牌使用。 因此,如何使三元锂电池在高性能和高安全性方面达到平衡,成为产业多年来研究开发的重点。

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这次,无论是广汽耶安的弹匣电池,还是岚图free的“不冒烟、不着火、不爆炸”电池,还是r汽车l0级热失控管理为零的不自燃电池,整车制造商都可以说在三元锂电池的安全防护技术方面有了不小的突破。

多维创新,三元锂电池将达到“三不”水平

新能源电池研发专家表示,三元锂电池系统要实现“不着火”、“不爆炸”甚至“不冒烟”,需要从材料、电极、单元、系统等多个维度进行创新设计和研发。

目前主流的实现途径有两种,一是通过从电池本体改善材料本体的物性、添加阻燃剂等方法,在电池极端的情况下,中间的本体发挥吸热、表面钝化、阻断膨胀、机械实效等效果,从而防止电池起火。 二是从模块和系统层面添加气凝胶等物质和设计,一个单元即使出现极端情况也不会影响其他单元。

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以广汽典雅弹匣电池为例,据官方介绍,该电池组从电芯材料、电池结构、冷却系统和电池管理系统四个纬度提高动力电池的安全性。

弹匣电池系统; 照片:广汽集团

具体而言,单元材料通过正极材料纳米级包埋及掺杂技术的应用,提高单元的热稳定性,防止热失控; 在电解液中应用新的添加剂,可以实现sei膜的自修复,改善电池寿命; 高安全电解液在高温下自发聚合形成高电阻特性的高分子膜,可以大大降低热失控反应的发热。 由于这些关键技术的应用,电池的耐热温度上升了30%。

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电池结构采用网状纳米微孔隔热材料和耐高温外壳,形成超强力隔热安全室,防止三元锂离子电池单元的热失控扩散到相邻单元,实现电池包壳的耐温度1400℃以上。

在冷却系统中,通过完全贴合液冷系统、高速散热路径、高精度热传导路径的设计,弹坑电池的散热面积提高了40%,散热效率提高了30%。

使用电池管理系统车规级最新一代电池管理系统芯片,实现每秒10次24小时的数据采集,比上一代系统提高100倍,全天候全覆盖的全时巡检模式下监测电池状态。

在上述四大核心技术的加持下,弹夹电池在试验中热事故信号发出5分钟后,略有冒烟,无起火和爆炸现象。 据GuangCaian介绍,弹夹电池相对于同类普通电池,体积能量密度上升9.4%,重量能量密度上升5.7%,价格下降10%。 按照计划,弹载电池今年将陆续搭载在广汽安全系列车型上。

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相比之下,岚图free电池组的防护技术在实现“不着火、不爆炸”的时候,也可以实现“不冒烟”。 实现该性能的关键是上述三大黑科技——“三维隔热壁”技术。 bms电池的安全监视和警告模型高安全电池组方式。

岚图汽车新能源技术总导演黄敏博士表示,三维隔热壁的技术原理是,电池组内有超强的高分子隔热阻燃材料(通常隔热材料在诱发热失控后,电池组也会冒烟或起火,但三维隔热壁技术会发生热扩散现象, 三维隔热壁在单元与单元之间,形成了高效的隔热阻燃防护层,每个单元都被隔热阻燃材料充分包裹,形状像“琥珀”。

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bms电池的安全监测和预警模型可以基于bms云的卫士进行大数据的观察和跟踪,实现“千车千面”。 据悉,电池组根据原始的温度电压报警,建立准确的电池安全监测和报警大数据模型,根据不同的录取场景(如平原和山区、南北温度和湿度、高低海拔昼夜的温差等),跟踪各台车、各电池的录取数据。

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另外,岚图还使用高安全电池组方案,定制开发了车身防护、高强度框架、压力传播、变形吸收能和电池双重保险共五大电池安全结构设计。

总结一下,岚图free电池组主要在隔热、监测及车身方面进行了改善,但在电池材料方面没有明显变化。 据悉,岚图free电池组纯电版最先搭载新电池组,将于今年第三季度上市交货。

强标实施后,动力电池安全防护技术在汽车厂的角逐中成为新的焦点

在这些汽车制造商相继发布最新锂三元电池安全防护技术的背景下,有去年5月12日工业和信息化部制定的3个电动汽车强标准。

年5月12日,工业新闻化部组织制定的gb 18384-《电动汽车用动力蓄电池安全要求》、gb 30381-《电动汽车安全要求》和gb 38032-《电动公共汽车安全要求》三个强制性国家标准(以下简称“三个强标”)为国家市场监督管理总局。

这三个强标中,“电动汽车动力蓄电池安全要求”是国内电动汽车动力电池行业的首要强制标准,该标准优化了电池单体、模块的安全要求,同时强化了电池系统的热安全、机械安全、电气安全和功能安全要求。 试验项目涵盖系统热扩散、外部火灾、机械冲击、模拟碰撞、湿热循环、振动泡水、外部短路、过温度过充电等。

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其中,该标准增加了电池系统的热扩散试验,要求电池单元在热失控发生后,电池系统在5分钟内不着火、不爆炸,确保乘员安全逃生时间。

参加该标准制定的中国汽车动力电池产业创新联盟副秘书长王子冬表示,标准设置的初衷是构建安全基线,客户对生命安全的考虑本来需要30分钟,但后来进行了调整,5分钟是最基础的基线要求。 无论是什么体系的电池,从安全的角度出发,都必须达到这个标准。

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其实,在强标正式实施之前,“不起火”的三元锂电池布局上,相关动力电池公司已经在行动了。

宁德时代811电池热扩散试验

年10月,宁德时代宣布开发了“只冒烟不着火”的三元电池。 通过安全性高的电解液、热扩散隔离技术,直接冲击能量密度高、安全性高的痛点,可以防止电池组燃烧,即使一个电池组起火,整个电池组也只会冒烟。

同年12月,蜂巢能源在其电池日对外发布了热失控系统处理方案——冷蜂,用材料、电芯、电池组、监控系统4个层面的原创技术彻底处理了电池系统的热失控问题。

旺达今年也宣布成功开发了“只冒烟不着火”的电池组,通过“加热诱发电池热失控的实验”,可以防止单个电池起火后,整个电池组只冒烟不着火。

今年3月12日,动力电池的新势力——新能源也发布了“零风险、零衰减、零焦虑、零误差四种零战术”。 据悉,引进新型能源,从材料、电极、电池、系统等多个维度进行创新设计和研发,防止热失控,实现零风险、高安全性的电池。 其首款产品高压中镍vda355单元模块今年将成为sop。

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基于此,一位分解者指出,随着强力标靶的正式实施和动力电池公司新技术的加持,进入2021年,动力电池安全防护技术将成为航空、智能、5g持续发展后整车制造商在新能源汽车行业发挥新力量的关键。

总结: 长期以来,在听说电动汽车起火、自燃等事故时,电池最先被列为“罪魁祸首”,但如今,在国家强势标的制约下,在动力电池公司新技术的突破下,被整车制造商的强势焦点所挤压。

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