“变堵为疏”,长城汽车大禹电池技术揭秘

2021-09-25油门到底

在业界,如何解决动力电池“不起火、不爆炸”是个不小的难题,一众车企也纷纷推出解决之道。9月24日,长城汽车首次对外详细公布大禹电池技术相关理念和创新技术,从中我们可以看到这家企业在电池安全领域的最新成果。

顾名思义,大禹电池技术以“大禹治水,堵不如疏”为理念,“变堵为疏”,通过“控+导” ,将电池包内部可能产生的气火流,按照设计通道安全疏导出电池包外,从而避免热失控引起的起火和爆炸问题。

长城汽车动力电池设计总监曹永强介绍说,大禹电池技术搭建了4层5维安全矩阵,采取8大创新设计,包括热源隔断、双向换流、热流分配、定向排爆、高温绝缘、自动灭火、正压阻氧、智能冷却等,覆盖热源抑制、隔离、冷却、排出等各项领域,保障电池不起火、不爆炸。

物理层面,大禹电池技术为单个电芯构建起一个个“安全舱”。全新开发的双层复合材料,具有可靠的耐火焰冲击能力,既能有效隔离热源,又满足了电芯热膨胀的空间需求。模组间,耐高温绝热复合材料,能阻止火焰冲击和长时间传热传导。另外,研发人员为防护罩设计了定向排爆出口,能将模组内部高温气火流快速排出,避免模组内部热蔓延。

同时,大禹电池技术通过搭建燃烧模型、热力学与流体力学拟合仿真、冲击强度和压力计算等,实现无实包条件下全数字化热失控虚拟仿真。通过该虚拟技术应用,减少了热失控过程中高温、高压气火流对模组的热冲击,实现了气火流在不同温度、不同结构通道内的均匀流动,并引导至灭火通道并安全排出。据长城汽车的介绍,其定向排爆出口采用多层不对称蜂窝状结构,实现火焰快速抑制和冷却,并能保持包内压力始终高于包外,避免因氧气进入导致二次燃烧。

除了物理层面与仿真模拟,大禹电池技术还提供了BMS和云端双重监控。当电池管理系统识别到电芯已触发热失控,可快速开启冷却系统,抑制热扩散。通过采用单张大冷板与箱体集成设计方案,大禹电池技术有效避免管路因高温泄漏和爆裂问题,并且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。

为验证大禹电池技术的安全性,长城汽车选取行业公认最具挑战的三元811体系高镍大容量电芯进行了电池热失控测试。该实验遵循GB 38031-2020《电动汽车用动力蓄电池安全要求》的测试标准,采用全球最严苛的两个电芯连续加热触发,模拟热失控中危险极限场景。根据活动现场的展示视频显示,测试过程中连续发生三次多个电芯集聚触发热失控,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16千帕,通过尾部灭火盒设计将外溢烟雾最高温度控制在100℃以下,避免对周围产生二次伤害。或许,测试结果只是个参考,但是新技术的应用,对于国产电动车安全性的意义还是至关重要。

长城汽车表示,大禹电池安全技术可有效解决不同化学体系电芯发生热失控之后的起火、爆炸问题。除能量密度可突破190Wh/kg的NCM811三元锂电池,还包括未来随着镍含量提高电池能量密度更高的三元锂电池,NCA(镍钴铝)电芯及无钴电芯等,以及不同技术线路的磷酸铁锂电池。同时,大禹电池技术还可百搭不同PACK的应用技术,满足未来CTC(Cell to Chassis)电池PACK与融合方式,进一步提升整体刚性。

长城汽车宣布,大禹电池技术将于2022年全面应用到旗下车型,并首搭于沙龙品牌。同时,大禹电池技术免费向全社会开放,其中包括超60项核心技术专利。对于用户而言,电池新技术的应用普及,能让我们在享受电动车福利的同时,安全性上也有了进一步保障。当然,关于大禹电池技术的实际应用情况,还需要静候沙龙品牌首款车型上市的那一天。

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