应用声学

深度:预判广汽埃安弹匣电池方案车型场景应用

 

3月10日,广汽埃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(简称:弹匣电池),并对搭载了弹匣电池系统安全技术的三元锂电池整包进行了针刺热扩散试验,试验结果显示,广汽埃安的三元锂(弹匣电池)整包在试验过程中热事故信号发出5分钟后,仅出现短暂冒烟,无起火和爆炸现象。静置48小时后,电压降至0V,温度恢复至室温。针刺后只有被刺电芯模块热失控,没有蔓延到其他电芯。打开电池整包,观察内部结构完好。这是行业首次通过三元锂电池整包针刺不起火试验,三元锂电池安全性取得了历史性的突破。根据广汽埃安官方给出的4大核心技术点(超高耐热稳定的电芯、超强隔热的电池安全舱、极速降温的速冷系统、全时管控的第五代电池管理系统)看,弹匣电池是一种围绕电芯(硬件)、电池壳体(硬件)以及热管理控制策略(软件)展开综合车载应用解决方案。

基本可以确认的是,使用弹匣电池解决方案的首款车型为即将在3月晚些时候上市的广汽埃安 AION Y。新能源情报分析网将根据广汽埃安弹匣电池系统安全技术特征,研读和判定集车型场景应用技术状态。

1、AION Y搭载弹匣电池系统安全技术解决方案之电芯技术的提升:

在官方发布关于弹匣电池系统安全技术电芯方面的技术中提到“电芯电极采用的新材料能有效提升热稳定性防止热失控”、“电解液配置的添加剂可以自我修复功能延长电芯寿命和降低短路风险”、“安全为主的电解液在加热至120℃以上时通过化学反应降低热失控风险”。

显然,这种弹匣电池内部的电芯有别于目前常见的5系、6系和8系三元锂电芯(池)以及磷酸铁锂电芯(池)。由于广汽埃安官方没有对这种电芯做出准确的技术规格描述,经过多方比对,采用镍(Ni)55高压单晶正极材料电芯(芯)的可能性较大。

在此前新能源情报分析网对镍(Ni)55高压单晶正极材料电芯做出了重点报道。镍55这种“高电压单晶”三元材料,镍钴锰的正极材料摩尔比为55%:12%:33%,这也注定了镍55三元锂电池具备兼顾安全和续航的基础。最终单体能量密度超过230瓦时/千克、系统能量密度超过180瓦时/千克的镍55电池系统,在高密度与安全性上较NCM811“高镍”电池表现得更好。

当然,无论镍(Ni)55电芯,亦或是其他未知类型电芯,作为终端使用方的广汽埃安向代工方发布的详细的技术规格,以便应用在AION 系列多款车型。也正是基于这种以安全性为导向、密度性电芯应用,才使得弹匣电池可以在穿刺后升温至686.7摄氏度,发烟并导出后而不起火爆炸的硬实力。

之所以不再选择8系电池而使用5系电池,还是出于能量密度与安全性具备更好的均衡性。当然,广汽埃安弹匣电池配置的归属5系电池范畴的镍(NI)55电芯,引入电芯纳米包覆技术和自修复SE膜、更安全的电解液等创新应用。

2、AION Y搭载弹匣电池解决方案之电池壳体结构层面的优化:

目前在中国市场销售的不同品牌EV\PHEV\EREV\HEV车型中,搭载的不同类型动力电池壳体内部的散热和泄压技术架构完全不同。

以丰田(凌志)制造的HEV和EV车型为代表,多采用主动风冷散热或主动空冷散热技术。在丰田凌志UT300电动汽车搭载的动力电池内部,设定了1组风扇和2组风道(黄色箭头所指)用于将来自空调的冷空气吹送至模组用于散热。而这种不能承受任何压力的路径只能用于高温散热,而不能用于泄压。

在其他品牌推出的电动汽车的动力电池壳体内部,更多的采用承载液的管路+水冷板的散热模式,但是没有配置额外的泄压管路(仅在电池壳体前后端开启泄压阀)。

广汽埃安弹匣电池壳体结构的优化,也是物理层面的安全设定。当电芯因外力受损产生的热量被隔绝在电池壳体内,电芯顶部铺设一层BDH耐高温衬垫,以便隔绝1400摄氏度高温不会“烧”穿电池壳体;用于高温散热的冷却管路+全贴合的液冷集成系统(水冷板),在周边导热槽配合下进行主动冷却(由热管理控制系统介入),同时持续释放的热量所转化的能量通过预设的泄压管路快速排出释放至电池外部泄压。