鉅大鋰電 | 點擊量:0次 | 2021年12月15日
只冒煙不起火!欣旺達即將公布電池熱管理安全技術
“只冒煙、不起火”已經成為今年動力電池安全的一個新標桿,或者說是眾多電池企業集體努力攻關的方向。
今年,比亞迪、寧德時代基于新能源汽車安全推出相關動力電池安全解決方案。近日消息,欣旺達“只冒煙、不起火”完整動力電池解決方案即將亮相。
實驗通過加熱一顆電芯,引起熱失控冒煙,周邊電芯溫升但不觸發熱失控
事實上,隨著新能源汽車保有量、使用強度、使用年限的增加,近兩年新能源汽車自燃等安全事故增多,引起各方關注。為保證人員安全,政策層面,今年動力電池新國標和聯合國全球技術法規并軌,提出了電池系統熱擴散時間不低于5分鐘的要求,這對提高安全、保證人員逃生至關重要。
可喜的是,基于政策的強制要求,以及電池企業的技術努力,到目前所報道的新能源汽車安全事故,還沒有出現過人員傷亡情況。但值得注意的是,多數發生自燃的車輛最終都因火勢大而被燒廢,造成的財產損失以及社會影響非常大。因而,新能源汽車的安全從保證人身安全(5分鐘逃離時間)上升到保證人身和財產安全(電池不起火)就顯得尤為重要。
這也要求動力電池需要具備更高層次的安全,以消除消費者購買使用時的潛在顧慮,便于推動新能源汽車大規模推廣應用。
剖析新能源汽車的安全內核可以發現,目前應對新能源汽車安全風險的主要手段和措施,可以從電芯的本征安全和系統的主動安全、被動安全三個層面來解決。
所謂本征安全,就是電芯本身要做到安全,而電芯是設計和制造出來的,所以必須從設計、制造的角度,從根子上來提高安全水平。
在材料選型上,比亞迪推出的無煙、無明火“刀片電池”,選用的正極材料本身就是不易燃的磷酸鐵鋰材料。
欣旺達的“只冒煙、不起火”動力電池解決方案,在材料體系上選擇的是鎳5X三元材料體系。據悉,該電芯采用單晶、高電壓中鎳材料,產熱比多晶三元材料低至少20%、正極釋氧溫度高30%,能量密度與目前的高鎳體系接近,材料安全性更有優勢。
與本征安全需要靠設計、制造不同,主動安全則需要靠控制來實現,比如利用電池管理系統、大數據監測、智能預警等控制好電池安全使用邊界,及早發現和預防安全風險。
如在電池熱管理方面,基于電池的物理化學特性,如果可以精確掌控溫度/電壓/電流等安全邊界,便能確保電池在安全舒適區工作,同時完善監控模型,可以第一時間識別安全風險并及時預警。
據欣旺達介紹,其BMS開發過程完全按照汽車電子流程要求,所有核心器件及BMS系統都滿足功能安全ASILD級要求;同時欣旺達還開發了一套高精度的SOX算法,全生命周期SOC估算精度小于3%,此外,該BMS還可提前對電芯進行精準診斷,對熱失控進行提前預警,預判電池的潛在危險杜絕安全事故發生。
被動安全方面主要是通過機械安全設計,即便車輛發生事故,但電池系統不受破壞,或者一旦有電池熱失控,怎么讓它不造成自燃事故,這需要從技術、工程設計等電池和整車等多維度進行設計。
除了在系統產品的主動安全和被動安全上的控制策略之外,欣旺達在電池應用端也提出了云安全,對電池健康狀態及安全進行綜合評估與監測,通過大數據和機理模型保證電池的安全運行。
據電池中國網了解,目前僅寧德時代、比亞迪、欣旺達等幾家企業已量產“只冒煙、不起火”電池,還有一些國內企業計劃推出無熱蔓延、不起火電池解決方案,從各家推出的“只冒煙、不起火”動力電池技術趨勢來看,有著一些共同的趨勢值得關注:
一是三元材料體系仍然是產業界研究的重點和主流。
由于三元電池材料能量密度更高,可以滿足新能源汽車更長續航、更好放電倍率的需求,為滿足消費者對于車輛的續航需求和車輛智能化強用電需求,整車在有限空間內的帶電量提升仍然是主要方向,寧德時代、欣旺達等基于三元電池材料提出“只冒煙、不起火”電池包,表明目前業界已經延伸了三元電池的安全邊界,提升了三元電池使用的安全性,未來三元電池相較于磷酸鐵鋰的安全劣勢會逐漸縮小,三元電池在能量密度上的優勢仍然會讓其持續成為主流。
二是單晶中鎳三元材料體系應用規模將快速擴大。
欣旺達等業內企業推出的不起火電池基于單晶高電壓鎳5X材料。可以看出,以“5系”為代表的高電壓單晶材料,即“5X”,在接近“811”能量密度的前提下,有比較突出的材料層級熱穩定性,大幅提升了安全性。
同時,無論在材料制造端,還是在電芯制造端,鎳5X在成本上相較于811也有優勢,預計在知名主機廠以及頭部電池企業的帶動下,未來一段時間5系單晶高電壓材料應用將會有明顯增長。電池中國網










