刀片、大禹、弹匣三个电池技术到底有什么不同?

伴随着电动车需求的不断提升,电池的安全也越来越成为大家所关注的问题,早些年的起火爆炸事件让很多消费者对电动车依然保持着观望态度,如何解决电池的安全性问题,给消费者带来购买新能源车的信心和保障,也成了目前大力发展新能源技术的汽车厂家的核心技术研发方向。就这一两年,比亚迪、广汽埃安以及长城汽车都推出了自主研发的电池安全技术,分别是弹匣电池、刀片电池和大禹电池,那么他们三家有什么不同呢?我们本文来分析一下。

首先我们简单回顾一下三家电池技术的针刺实验结果:

一、大禹电池

依据测试标准:GB 38031-2020《电动汽车用动力蓄电池安全要求》,长城汽车采用NCM811电池进行测试。通过加热方式进行热失控触发,采用两个电芯连续触发的测试方式,触发位置选择了模组的中间电芯。测试中连续发生3次多个电芯发生热失控,温度最高达到1037℃,电池包内气压达到三次高峰,瞬间最高气压约16kPa,通过灭火系统抑制,电池包外溢烟雾最高温度低于100℃,避免对周围产生二次伤害。

刀片、大禹、弹匣三个电池技术到底有什么不同?

二、弹匣电池

广汽埃安的弹匣电池采用GB 38031-2020《电动汽车用动力蓄电池安全要求》对电池进行针刺实验,实验结果如下。

刀片、大禹、弹匣三个电池技术到底有什么不同?

三、刀片电池

比亚迪刀片电池采用的是《电动汽车用动力蓄电池安全要求》2015年版(老国标)进行测试,老国标的测试对象为电芯本身,弹匣电池和大禹电池这两个电池则是电池包整包。刀片电池电芯在钢针刺穿电池后,电池电压下降,穿刺位置没有火花、烟雾或电解液喷出,电池壳体也没有出现鼓胀,电池外壳表面温度30℃-60℃。挤压测试中,刀片电池在变形达到30%并且放置一小时的过程没有发生起火、爆炸现象。

刀片、大禹、弹匣三个电池技术到底有什么不同?

在两个三元锂电池的穿刺实验中,大禹电池采用的是NCM811电池,弹匣电池采用的电池镍含量未表明,从热失控温度和电芯数量上来看,大禹电池实验所面对的难度更大。值得注意的是,采用老国标的比亚迪刀片电池的难度无疑是最大的,但其表现最为优异。

因为这三个都是厂家自己做的实验,所以他们的实验条件和背景不尽相同,我们还是从电池技术来对比一下三家电池的安全性吧。首先从电池包内的电芯材质来分析,这三家除了比亚迪的刀片电池外,另外两家的电池技术都是可以兼容各种不同的电芯材质的。虽然刀片电池采用磷酸铁锂,但是他的能量密度相比之下并不输给其余两家,在量产车的续航上看也比较相近。

电芯安全吗?

如果光从正极材料出发,磷酸铁锂电池和三元锂电池的安全性是高下立判的,磷酸铁锂电池热失控温度普遍在500摄氏度以上,三元锂电池则低于300摄氏度,一些高镍比例的三元锂电池热失控温度甚至低于200摄氏度,也就是说,当电芯内部温度达到200℃的时候,三元锂电池的就会开始有失控的风险了,这个是一个无法改变的客观事实。

刀片、大禹、弹匣三个电池技术到底有什么不同?

同样采用穿刺实验,磷酸铁锂和三元锂电池分别的反应不同。

刀片、大禹、弹匣三个电池技术到底有什么不同?

但不可否认的是,磷酸铁锂电池能量密度比较低,如果不做特别的设计,那么整体电池续航会受到比较大的影响。所以在这三个电池技术中,比亚迪是采用了特别的封装设计,使采用了磷酸铁锂电芯的刀片电池依然有较高的整包电池能量密度。

刀片、大禹、弹匣三个电池技术到底有什么不同?

可惜无论电芯如何布置,磷酸铁锂的自身的能量密度上限本身就比较低,这也就导致了比亚迪如果一直采用刀片电池,那么他的整车续航将难以有比较大的突破性提升。

那么我们再看看可以采用能量密度更高的三元锂电池的大禹电池和弹匣电池。弹匣电池和大禹电池是可以兼容更高能量密度的三元锂电池的,但是对于三元锂电池的不稳定性,他们分别做了安全措施。

因为热失控的源头在于电芯,如果能从源头避免电芯出现热失控是最好的。因此,弹匣电池在电芯正极使用了纳米级包覆及掺杂技术,在保证高镍正极活性的同时,进一步提升了电芯的热稳定性,并在电解液中增加了两种新型的添加剂,能够分别实现隔膜自修复、降低热失控反应产热的功能。广汽埃安称,这些新技术的应用使电芯的耐热温度提升了30%,提高了电芯抵御热失控的能力。

刀片、大禹、弹匣三个电池技术到底有什么不同?

目前我们没有具体查到大禹电池采用了哪些技术降低电芯热失控风险,从目前已公布的消息中我们可以了解到大禹电池的电芯主要来自宁德时代和自家的蜂巢能源。从实验结果来看,在控制热扩散方面,大禹电池做得还是相当不错。

不过,动力电池的安全性主要表现在系统热安全、机械安全、电气安全以及功能安全,而不止是电芯的安全。电芯安全是电池包安全的一部分,要实现装车后的安全,我们还要看看,当电芯不可避免出现热失控后,整个电池技术对于电芯的保护做得如何。

第一步:隔绝热失控

弹匣电池在电芯之间采用了网状纳米孔隔热材料,当某一个三元锂电芯热失控的时候,降低导致至相邻电芯热失控的风险。

通过下图可以看出,热失控电池周围的电池接触面的温度仅为热失控电池的约三分之一的温度。但是图中并没有表明热失控电池的峰值温度是多少,自燃也不好判断相邻电池的接触面的三分之一的温度是否为安全温度,毕竟对于三元锂电池来说达到热失控的温度不到300摄氏度,而三元锂电池热失控温度可达1000摄氏度有余。(难道这个是弹匣电池目前没用NCM811的主要原因?)

刀片、大禹、弹匣三个电池技术到底有什么不同?

大禹电池在所有电芯之间采用全新开发的双层复合材料,既能隔离热源,又耐火焰冲击,有效解决了传统气凝胶不耐冲击的痛点。同时结合不同化学体系电芯循环膨胀特性不同,设计双层复合材料,既可有效解决电芯膨胀对空间的需求,又能隔离热源。

刀片、大禹、弹匣三个电池技术到底有什么不同?

同时在模组方面,每个模组间都采用高温绝热复合材料,可阻止火焰冲击和长时间传热传导。防护罩设计定向排爆出口,能快速将模组内部高温气火流排出,避免模组内部出现热蔓延和聚集。

刀片、大禹、弹匣三个电池技术到底有什么不同?

刀片电池因为特殊的长形设计的原因,所以他会比块状电池的短路回路更长,表面散热面积更大,可以降低过热导致热失控的风险,同时刀片电池在电极的一侧设置了防爆阀,可以迅速将高温高压分散出去。

刀片、大禹、弹匣三个电池技术到底有什么不同?

在电芯与电芯之间目前暂时没有找到主要用来隔绝热失控后热量影响周围电芯的具体技术。

第二步:带走高温气体

在隔绝出现热失控的电芯的热量传播到相邻电芯的同时,好的安全设计还需要在这个时候将产生的高温高压迅速带走,避免热量聚集。在这一点上,弹匣电池、大禹电池和刀片电池均采用了不同的策略。

首先来说一下弹匣电池,弹匣电池在电池包的内部设计了导热路径,高温可以通过导热路径进行疏散(当电池包内压力过大的时候泄压阀会平衡电池包的压力)。同时热量会在电池包内进行流动并降温,配合大面积的全贴合液冷系统及时将温度控制到安全范围。

刀片、大禹、弹匣三个电池技术到底有什么不同?

而大禹电池在电芯出现高温失控时,主要采用疏导的方式将高温高压带走,起到治燃治爆的效果。

刀片、大禹、弹匣三个电池技术到底有什么不同?

具体点来说就是大禹电池通过带孔的隔板,将热失控所产生的高温气体及时排到这些隔板的孔洞上方。然后再通过模组与电池包之间的空隙,将热量通过从这些通道进行疏散,并通过设计好的特定线路疏导出去。

刀片、大禹、弹匣三个电池技术到底有什么不同?

同时为了避免排出气体温度过高造成电池外部二次伤害,大禹电池采用了一个单向的排气灭火阀,将排出气体的温度控制在100摄氏度以下。因为阀体是单向设计,这也就很好地隔绝了空气中的氧气通过阀门进入电池包内部造成二次燃烧。

刀片、大禹、弹匣三个电池技术到底有什么不同?

同时大禹电池采用了单张的巨大面积的冷却板与箱体集成,这块板与弹匣电池一样,同样是采用与箱体集成的设计。

在没有危险的时候它对电池进行热管理作用,当系统识别到电芯已触发热失控,则会快速开启冷却系统抑制热扩散,并根据电芯和模组的热失控温度状态,结合前期燃烧模型拟真数据,智能调节冷却系统的开闭时间、流速及流量,在不同热失控条件下采用最高效的冷却策略,这让气火流在疏散的过程中能大大降低其自身温度。

刀片、大禹、弹匣三个电池技术到底有什么不同?

长城汽车曹永强表示,连接轨道和接头数量多,很容易导致破裂或接头不良,从而导致整个冷却系统失效。

采用单张大冷板与箱体集成设计方案,能有效避免管路因高温泄漏和爆裂问题,并且可根据电芯和模组热失控温度状态,智能调节冷却系统的开闭时间、流速、流量等,实现不同热失控条件下、高效冷却策略。

刀片电池虽然是采用更安全的磷酸铁锂电池,但是在热失控的紧急处理方面还是做得非常到位。从下图可以看出,在电芯防爆阀隔壁就是电池包的排气通道,这对于热量的排出来说效率是非常高的。

刀片、大禹、弹匣三个电池技术到底有什么不同?

同时从官网数据上可以看到,对于刀片电池来说,单个电池热失控后导致的热扩散基本不会发生。

在冷却系统方面刀片电池依然还是一块大面积的水冷冷却板材料。这是因为磷酸铁锂电池本身的低温性能较差,所以这块冷却板在冬季的时候起到非常重要的保温作用。刀片电池采用纵向布置,侧面较窄,而冷却板的直接冷却面为该窄边,但刀片电池采用了导热设计,这对于磷酸铁锂电池来说是足够的。

刀片、大禹、弹匣三个电池技术到底有什么不同?

总结:

我们都知道,电池安全问题的主要原因是来自于热失控,当电池发生热失控时,会导致电池温度的迅速升高,当温度过高,可能会发生着火、爆炸等事故。而热失控的来源有很多,其中包括1、碰撞、挤压;2、过充、过放、短路;3、电芯一致性差等等。所以尽管上文我所说的内容都是电池非常重要的安全技术领域,但是除此之外呢?还有电池的BMS,电池电芯的质量,电池包壳体的抗冲击能力等等,电池安全技术是个相当复杂的门类,我们能拿到的数据比较有限,仅从以上已知的条件中的简单对比中,我觉得其实这三个电池技术在目前来说都是国内相当领先的了。但是如果从保守一点的角度来说,磷酸铁锂电池的使用可能对于消费者来说更能接受,我这里所说的不仅是比亚迪的刀片电池,同时也包括了使用磷酸铁锂电芯的弹匣电池和明年将要上市的大禹电池。

-全文完-

作者:新车评网

与专业车评人&民间高手互动

想选对车?买对车?用好车?请关注新车评网。微信订阅号:xinchepingwang

扫我扫我!!

延伸阅读:

恒大负债2万多亿 恒驰汽车只能成为弃子?

探访斯柯达/起亚/雪铁龙4S店 在平静低迷中消沉

探秘恒大汽车工厂:都没产过,何来停产?

因运动而封神的思域,还能如何高屋建瓴?

恒大为首 这几家车企怕是撑不下去了

一只会咬人的猫

长城要以一已之力 拯救无处安放的复古情怀?

未来3年12款新车 长安2025年目标销量300万辆

既然是汉兰达的双胞胎车型,陆放凭啥卖到28万起?

借汉、DM-i销量爆涨后 比亚迪还有什么大招?

转载此文是出于传递更多信息之目的,若有来源标注错误或侵犯了您的合法权益,请与本网联系,我们将及时更正、删除,谢谢。如若转载,请注明出处:http://www.didihao.cn/6820.html
(0)

相关推荐

  • 停产燃油车,专注电动车,比亚迪的无奈之举?

    2022年4月3日,比亚迪宣布停止燃油汽车的整车生产,专注纯电动和插电式混合动力汽车业务。 恰逢国际形势不稳,石油价格飙升。 一时间,网络上开始重新充斥电动汽车是未来的发展趋势,燃…

    2022年5月1日
  • 唐潮新声 | 2022款唐EV 高品生活,多元碰撞!

    当新旧文化碰撞融合,会带来怎样的震撼大片?他是微博人气摄影大V Hobin,认为摄影艺术源于生活又高于生活,喜欢在新旧文化和谐共生的广州街头,汲取创作灵感,作品常被网友称为“宫崎骏…

    2022年4月24日 迪资讯
  • 2021年上市车企研发投入的排行榜

    所有车企都要转型做科技公司,但是,有没有谁能够真正像华为一样,把研发营收比做到20%以上? 研发的重要性无需赘述。技术升级,是品牌向上的关键;而研发投入,是技术升级的保障。 小鹏说…

    2022年4月18日
  • 30万级最强纯电SUV?抢先试驾比亚迪唐EV

    3月份,比亚迪新能源销量达到104338辆,问鼎国内新能源乘用车销量冠军。在汽车行业受疫情反复、原材料上涨、供应链紧张的影响整体销量下行的当下,比亚迪成为逆势上扬的最强代表。随着新…

    2022年5月1日 迪资讯
  • 盘山虬龙公路猛兽丨深度试驾比亚迪最强插混唐DM

    比亚迪唐DM是比亚迪DM-p插混平台中的代表车型。与DM-i主打节油经济性不同,DM-p的强项在于恐怖的动力输出。今年春节,我们有幸得到了比亚迪目前为止动力最强大的插混车型—唐DM…

    2022年5月1日 迪资讯
  • 吉利新能源汽车海外市场发力

    4月,对整个汽车产业来说的确是糟糕的一个月,因为疫情多点散发导致零售市场热度下降,物流运输不畅,以及上海这样的汽车零部件重镇的停摆,给汽车产业带去了沉重的打击。来自乘联会的数据显示…

    2022年5月10日 迪资讯
  • 创维汽车发布旗下全新车型创维HT-i,将搭载比亚迪DM-i平台

    近日,创维汽车发布了旗下全新车型创维HT-i的官图,新车已于4月预售,并且预计在8月28日上市,新车一大亮点在于配装了比亚迪DM-i插混系统。作为比亚迪首次外供DM-i技术的对象,…

    2022年4月22日 迪资讯
  • 造车新势力4月汽车销量排名,环比下降严重

    看到一个话题,受锂电池原材料上涨等多重因素困扰,国产电动车的故事降不下去了?看到这样的讨论,心情就极为复杂和沉重,不禁为新能源汽车面临的困境所担忧。每月的第一天,造车新势力一般都会…

    2022年5月2日 迪资讯
  • 15万级混动SUV新军试驾比亚迪宋ProDM-i

    继上周比亚迪宋Pro DM-i上市之后,12月29日,主题为宋驭山河 越省越韵味的宋Pro DM-i节油试驾体验活动也在长沙举行。 首次近距离接触实车,不得不说在近些年国潮之风兴起…

    2022年5月1日 迪资讯
  • 2022年第一季度新能源车销量排名

    乘用车市场信息联席会发布的销量数据显示,2022年3月新能源乘用车销量达到45.5万辆,同比增长122.4%,环比增长43.6%,环比增幅接近于前几年度。1-3月新能源乘用车销量1…

    2022年4月18日 迪资讯

发表回复

您的电子邮箱地址不会被公开。 必填项已用 * 标注