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枪击也不怕?弹匣电池2.0开创电池安全新高度

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2023-04-04EV世纪 EV君

在影响用户购买电动汽车最核心的几个因素中,动力电池安全一直排名靠前。中国新能源汽车的高速发展推动电池安全技术不断进步,从而不断降低安全事故发生的概率。在这个过程中,电池企业和汽车主机厂也展开激烈竞争,层出不穷的技术创新不断将电池安全推向新的高度。

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3月30日,广汽埃安发布弹匣电池2.0电池安全技术并成功通过电池包枪击实验,首次解决了多电芯瞬时短路、爆裂性破坏等极端环境下的电池安全难题,将电池安全标准提高到了一个前所未有的高度。值得注意的是,这次实验是全球范围内首次有电池整包能在枪击试验中实现不起火、无爆炸,充分证明了弹匣电池2.0技术在电池安全方面的造诣。

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在此次枪击试验中,行业主流的磷酸铁锂单体电芯和行业主流磷酸铁锂模组均发生了明显的热失控和燃烧现象(磷酸铁锂电池可以比较轻松的通过针刺试验),而弹匣电池2.0整包测试后未发生起火和爆炸,拆开电池系统外壳后,整体结构完整,仅有三个电芯爆裂性损坏,静置24小时后温度恢复至常温。

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试验结果表明,在类似枪击这种滥用条件下,弹匣电池2.0仍能保持很高的安全性能。与目前国标中最严苛的针刺试验相比,枪击试验对电池的破坏程度更甚,能在枪击试验中不起火不燃烧说明它的安全性能更高。

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针刺试验要求电池在被直径8mm的钢针穿刺后5分钟不起火,而枪击试验是在15m处对预留射击开口的满电电池整包进行射击,初速超900米每秒的子弹击出后,穿透电芯时的速度可达针刺的97.5万倍,创口直径是针刺的7-8倍,弹体进入目标并粉碎,碎片在内部横冲直撞形成若干个弹道,相当于多个钢针在内部同时进行穿刺并造成短路,瞬间击穿多个电芯并造成热失控和对电池内部结构的爆裂性破坏。

有些用户可能会有疑问,为什么要让动力电池做枪击试验?这是日常用车中几乎不可能出现的场景。笔者认为,虽然普通人的电动汽车不会遇到被枪击的状况,但仍有可能碰到一些极端的滥用工况,而枪击试验模拟的就是这种极端情况下对电池造成的伤害。只有通过极端工况测试才能在日常工况使用中游刃有余。

举个简单例子,比如车门的耐久性试验可能达到几万次的开关次数,但在一辆汽车全生命周期中,车门开关次数可能用于也打不到几万次?那为什么还要做这么多次试验,就是为了确保万无一失。

那么,弹匣电池2.0采用了哪些先进技术确保它能顺利通过枪击试验?埃安方面表示,主要是超稳电极界面、阻热相变材料、电芯灭火系统等一系列原创安全技术实现了极致的电池安全防护。

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首先,为了加强电极界面的稳定性,弹匣电池2.0开发出“超稳电极界面”技术。通过具有超高稳定性、超高耐热性的纳米陶瓷材料,大幅增加了电极界面韧性;复合集流体材料的应用,可以在热量聚集时快速坍缩,避免持续短路;同时,弹匣电池2.0的电解液中加入了耐氧化阻燃剂,高温激活后,可捕获燃烧反应的自由基,断绝持续燃烧的条件。在三重技术的防护下,电芯即便发生热失控,其升温速率也能降低20%。

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其次,阻热相变材料方面,埃安与中国航天合作开发了拥有隔热和相变吸热双重功能的阻热相变材料。这种相变材料的相变潜热相对常规材料提升了10倍,能在温度维持不变的基础上吸收大量的热量,配合网状纳米隔热材料,整体的隔热性能大幅度提升40%。另一方面,弹匣电池2.0采用了双层冷却系统,对电芯顶部和底部同时进行冷却,整体冷却效率可提升80%,同时还降低了75%的上壳体温度,进一步保障了电池包上方乘员的安全。

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第三,弹匣电池2.0配备了电芯灭火系统。它利用低熔点合金构成了灭火腔,在非常小的高度空间上实现了灭火剂的储存、热失控电芯的自定位和定点喷淋。当电芯发生热失控,大量的灭火剂瞬间精准喷淋到该电芯上。灭火剂可以在吸热气化的同时,捕捉燃烧链式反应的自由基,形成惰性气体氛围,结合埃安的热失控气体排放处理技术,可以消除排气中的火星和99.5%的PM10。

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除了上述的被动电池安全技术,埃安还基于大数据和AI技术,开发出第六代云端电池管理系统。得益于超过60万台车辆、1300TB的全生命周期应用数据,第六代云端电池管理系统大幅提升了自放电异常、冷却异常、电连接异常、隐性绝缘故障等故障的识别能力,内短路AI识别能力已经达到200Ω级,远高于10Ω的风险线,可实现提前诊断,防患于未“燃”。

由于枪击试验对电池内部结构的破坏远非针刺试验可比,而此前行业只有不到3%的品牌的电池能通过针刺试验,预计能通过枪击试验的电池会更少。所以,此次试验清楚无误的说明埃安的弹匣电池2.0的安全水准又一次走在了行业前列。

总结:安全无小事,动力电池的安全不仅关系到每个消费者的生命财产安全,更关系中国新能源汽车产业的长远健康发展。在电池企业和车企的共同努力下,电池技术每一次进步,都让电动汽车的普及更进一步。但即使如此,时至今日电池安全问题仍然没有从根本上解决,行业内仍然时不时有电池安全事故发生。

如果说针刺试验将电池安全标准提升到了一个新高度,弹匣电池2.0的枪击试验又将安全标准提高到了一个更高的高度,这说明电池技术的进步永无止境。埃安发布弹匣电池2.0之后,我们预计汽车行业会围绕着新的更高的标准,展开新一轮技术创新的较量。

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