滅火電池,真的火了嗎?

【EV視界報道】也許您在網上看到過這麼一個畫面,一個搭載了三元鋰電池的純電動車,在電池熱失控之後瞬間發生了冒煙現象並起火爆炸的恐怖景象。正是這樣,導致一些消費者認為搭載了三元鋰電池的車型是“不安全”的車,這也就是為什麼最近換裝磷酸鐵鋰電池呼聲被推的愈演愈烈。在第342批工信部新車公示當中,磷酸鐵鋰裝車的佔比超過了三元鋰電池,所以除了續航,電池安全也成為當下發展的重要方向。

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不過,相較於磷酸鐵鋰電池有著更高的安全防護及熱管理要求,三元鋰電池具備能量密度高、低溫效能好、倍率特性好的特點也是磷酸鐵鋰無法相比擬的。因此想要在高效能和高安全上達到平衡,對電池技術和研發有著極大挑戰,這也是在整個電池行業中最為頭痛和棘手的難題。

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魚和熊掌如何兼得?

進入2021年,針對於三元鋰電池的安全問題,越來越多的車企開始著重發展動力電池的安全技術,將“不起火”和“不爆炸”列為重點技術目標。然而,作為新能源車市場中的崛起的新力量,

嵐圖

所研發的三元鋰電池組在“不起火”和“不爆炸”之中,多了一個“不冒煙”。

所謂熱失控,是因引發的鏈式反應引發電池溫度升高上千度,而造成自燃爆炸。起初,失控從電池電芯內的負極SEI膜分解開始,繼而隔膜分解熔化,導致負極與電解液發生反應,隨之正極和電解質都會發生分解,從而引發大規模的內短路,造成了電解液燃燒,進而蔓延到其他電芯,造成了嚴重的熱失控,讓整個電池組產生自燃。

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近日,中國汽車技術研究中心有限公司根據2021年1月1日起開始實施的新國標GB 38031-2020 《電動汽車用動力蓄電池安全要求》,對嵐圖FREE純電版搭載的三元鋰電池進行檢測,經檢驗,該電池在熱失控觸發併發出熱事件報警訊號後,無冒煙、無起火、無爆炸現象發生,也是目前國內首個拿到“不冒煙”成績的三元鋰電池。

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那麼嵐圖FREE純電版搭載的三元鋰電池是怎麼做到的?

首先,嵐圖FREE純電版搭載的三元鋰電池採用了三維隔熱牆技術,其技術原理是在電池包內使用超強高分子隔熱阻燃材料(一般隔熱材料仍會在觸發熱失控後致電池包冒煙或起火,三維隔熱牆技術可做到無熱擴散現象發生),對每個電芯實現單獨的全方位三維立體包裹。三維隔熱牆在電芯與電芯之間,形成高效的隔熱阻燃防護層,每個電芯均處於隔熱阻燃材料的充分包裹中,形如“琥珀”。

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即便某個電芯單體發生熱失控,三維隔熱牆可以確保其釋放的能量最小化,避免波及到周圍其他電芯,進而防止電池包系統發生熱失控。

除此之外,在電芯頂部還額外佈置有耐超過1000℃高溫的隔熱阻燃層,對乘員艙安全嚴加防護。

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簡而言之就是用大面積阻燃材料將電芯包裹起來,從根源阻斷其失控起火,將整個熱失控的危險壓制在電池包內部,為車內人員流出充足的逃離時間。

其次,電池包還採用基於BMS雲端衛士進行大資料分析和追蹤的主動防禦措施。在原有溫度電壓預警基礎上,搭建了精確的電池安全監測和預警大資料模型,基於不同使用場景(例如平原與山區、南北方溫度和溼度、高低海拔晝夜溫差等),追蹤每一臺車、每一塊電池的使用資料。

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系統透過雲端大資料庫與監測資料的對比,對電池進行診斷、預警和壽命監測等,當系統發現電池監測資料出現異常時,透過雲端APP推送及車輛的預警系統,對使用者提前預警。

同時系統透過高靈敏度溫度探測感測器,實時監測每一個電池的溫度,藉助高效液冷系統,無論冬夏始終保障電池包在高效率溫度區間。

最後,也就是整個電池組最注重安全的電池包上,嵐圖FREE採用定製化開發車身防護、高強框架、壓力傳遞、形變吸能和電池雙保險共五大電池安全結構設計。

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第一層車身防護:

由於汽車的前後部都有足夠的緩衝吸能空間,對於電池系統而言,側面通常是面臨威脅最大的方向。

嵐圖FREE車型的B柱結構,採用了TRB工藝的1500Mpa超高強度鋼材;在車門門檻位置,用了雙層結構的1500MPa超高強度熱成型鋼;前後車門內部,還有行業最高等級的2000MPa熱成型鋼製成車門防撞梁,為車體提供全方位的支撐防護。

第二層高強框架電池包防護:

在高強度車身的內部,電池包外殼採用高強鋁合金框架、帶多條加強筋的特殊設計,讓整個電池包結構更強、更耐撞擊。在嵐圖的安全測試中,電池包可以抵禦高達20噸力的擠壓而不發生安全事件。

第三層壓力傳遞防護:電池包系統的防護設計不止步於外殼。在電池包內部,嵐圖設計了多條橫縱加強梁,透過橫亙整個電池包的橫縱交織立體結構,將來自外界的碰撞能量充分地分解與吸收,保護內部電芯免遭碰撞力的傷害。

第四層形變吸能防護:

假設遭受到罕見的、過於猛烈的撞擊,無法完全避免電池包遭受碰撞壓力,嵐圖還對電池包預設了形變吸能空間,留有超過30mm的形變空間,在電池包受撞擊變形時,保護其中電芯免遭損傷。

第五層電池雙保險防護:

帶有鋁合金殼體的圓柱電芯,雙極均設定有防爆閥,當撞擊侵入電池包造成高壓回路短路時,電池雙極雙保險開啟,確保電池不起火、不爆炸。電池包形變設計和電芯雙極雙保險,是嵐圖FREE電池系統的第四層和第五層防護。

在研發測試環節,嵐圖汽車採用高於同級別車型的嚴苛測試標準。國際上電動汽車電池安全測試標準共計20餘項,嵐圖汽車在此基礎上增加超60項,模擬使用者極端用車場景,透過火燒、擠壓、溫度衝擊、振動衝擊、底部球擊、冷卻液洩露等遠超國標的電池安全嚴苛測試,打造電池包全場景安全。

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因此,而當車輛輕微碰撞時,嵐圖FREE高強度車身框架和門檻結構保護電池包免受撞擊;碰撞較激烈時,鋁合金框架與多條加強筋配合形成的電池外殼防護,以及多條橫縱加強梁構建的電池包橫樑防護,可以很好地分解碰撞壓力,有效保護電池包。

編輯總結:

動力電池的安全防護已成為除續航、智慧、5G之後的又一個新能源汽車技術領域。目前,可滿足純電動車型續航需求的還是三元鋰電池佔據的比重更大,因此想要因安全而徹底放棄三元鋰電池基本上不太可能。因此,以嵐圖FREE“不冒煙,不起火,不爆炸”電池為核心的技術,勢必成為支撐三元鋰電池發展的重要環節,也算是未來電動車安全駕駛的福音。目前,此款電池包已進入量產階段,而嵐圖FREE純電版將首發搭載,並於今年第三季度上市交付,屆時,有著如此安全保障的嵐圖FREE純電版,或許會成為您青睞的選擇。

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