长城用“堵不如疏”思路造大禹电池,这次足够安全了吗?
纯硅阳极打造高性能全固态电池
美国加州大学圣地亚哥分校的纳米工程师们与韩国电池制造商LG能源解决方案公司的研究人员合作,使用固态电解质和全硅阳极,创造了一种新型的硅全固态电池。最初的几轮测试表明,新电池安全、持久且能量密集,可提供500次充放电循环,室温容量保持率为80%,为使
如今的电动汽车可能是中国汽车市场中最热闹的了。马斯克也曾亲口表示,“中国新能源汽车市场的发展很有潜力,中国车企在智能电动车领域也很有竞争力。”
之所以马斯克有这样的表述,是因为我国车企都在努力弯道超车。不论传统车企,还是造车新势力,都进步极快,或许他们都想早日赶超特斯拉。
我国车企除产品创新制造外,其实还在努力研究新能源汽车的技术问题。其中,三元锂电池的安全问题就是被研究的核心对象之一。
众所周知,三元锂电池因为能量密度高、电压平台高、电池容量高等特点,成为了电动汽车使用最多的电池。不论是特斯拉、小鹏、蔚来,还是奔驰、宝马、大众,都无一例外地将三元锂电池应用到自己的车型上。
可是,三元锂电池又有着极其致命的弱点,那就是安全性较差,同时循环寿命也较短。容量大的三元锂电池很难通过针刺和过充等安全性测试。
从新闻中我们曾看到,电动汽车发生自燃完全是随机且不可控的。不论在碰撞事故以后,还是在充电过程中,更有特斯拉等车型在地库静止时,也莫名其妙地发生了自燃。
因此,三元锂电池的安全性尤其被重视,这也是一些消费者将纯电动车拒之门外的原因之一。尽管安全问题最为重要,但始终没有企业能百分百解决三元锂电池的安全隐患,遗憾至今。
之所以这么多车企都无法解决三元锂电池的安全问题,是因为“锂”元素实在是太特殊。在上学时,我们很多人都背过化学元素周期表,锂(Li)是金属元素中排在最前面的,它也是已知元素(包括放射性元素)中金属活动性最强的。
正是因为锂元素如此活跃,所以锂电池的自燃也是突如其来的,并且如果锂电池自燃,就几乎把电动车全部烧光。
尽管锂电池活性很强,但中国车企也在努力尝试技术创新,并且在不断研究如何增强对锂电池的安全保护。
其中,广汽埃安曾发布了弹匣电池主打安全,并在针刺试验情况下拥有良好的表现,这一波卖点宣传圈了一些粉;而更早时间善于做电池的比亚迪也曾发布“刀片电池”,其刀片电池也宣称“绝对安全”。
不过,搭载刀片电池的比亚迪汉EV在与北汽极狐阿尔法S的一次碰撞测试48小时后,电池不知为何突然“自燃”起火,整个汽车圈闹得沸沸扬扬。这也让消费者也对三元锂电池产生恐惧,因为三元锂电池的危险说来就来。如此资深经验的车企也不能“保证”三元锂电池的绝对安全,这可是消费者心理很大的痛点。
可是,即便是困难重重,也不能停止对安全的追求。
于是,长城汽车在新能源电动车的风口浪尖上做了一次担保。长城汽车宣布,其研发的“大禹电池”能够实现在有效使用周期内“永不起火,永不爆炸”!
这一消息公布出来,还挺让人震惊于长城汽车的自信。即便我本人也不相信什么“永不”一说,但在质疑长城汽车的同时,我也想探究这“大禹电池”的原理和不爆炸的方法。
iQOO Z5续航体验报告:5000mAh超大电池“莽”出一片天
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大禹电池总结起来最核心的设计理念就是效仿大禹治水时“堵不如疏”的思想。
锂电池所引起的自燃,往往是电芯在外力撞击或内部短路情况下导致了热失控。部分自燃的电芯会让周围电芯引发连锁反应,最后整租电池包发生起火,甚至爆炸。
长城的大禹电池则是从热源隔断、双向换流、热流分配、定向排爆、高温绝缘、自动灭火、正压阻氧、智能冷却八个方面,来解决三元锂电池热失控导致的自燃和爆炸问题。
首先,大禹电池在每组电芯上都布有高效的隔热材料,即便是电池发生自燃上升到1000℃,设定好的隔热材料也会像两侧堤坝一样,避免串联到旁边电池组。
当电池燃烧到一定程度,无法避免爆炸时,每组电池组上方的开孔进行“导引”,大量的热量和火焰会从预留口喷出,而进入到预留的灭火通道内。
进入预留灭火通道后,大禹电池还设计了远离电芯区的轨道。该轨道通过热力学、流体学等模拟计算和分析,可实现气火流的均匀分布,消除热量集中,然后再将热量和火苗引导到电池尾部的排爆口。
电池的尾部排爆口处会将引流过来的热量和火焰集中降温和扑灭,同时,该蜂窝状排爆口也可以实现热量从里面压强较大处流入外部,以防止外部氧气进入电池组后发生二次燃烧。
与此同时,大禹电池的电池管理系统还能及时识别电池的热失控状况,从而通过BMS和云端监控,对车辆的冷却系统流速和流量进行有针对性控制。实现最高效地控制电芯温度和燃烧问题。
长城汽车通过试验验证大禹电池内部触发热失控后,在温度最高达到1037℃、瞬间最高气压达16kPa的情况下,依然能保证电池组不起火、不爆炸。
暂且不论长城大禹电池能否保证长期使用的可靠性,但从原理和思路来看确实可行。这至少是一次合理尝试。
此外,我认为更值得关注和肯定的是,长城汽车宣布关于大禹电池的数十项专利技术,将免费开放给全社会,助力提升我国纯电动汽车的安全性和可靠性。这让人刮目相看,企业除了为用户提供产品外,对行业的进步做贡献值得肯定。
长城汽车还表示,大禹电池技术将于2022年在长城新能源系列车型上进行全面应用,首款搭载大禹电池技术的车型将是沙龙系列。
总结两句:
如今新能源汽车的迅猛发展对各大车企也提出了更多的要求,不论是电池的安全性,还是智能驾驶辅助的可靠性等,都是要以保证驾乘人员生命安全为基础。
锂电池的特性决定了它很难被“驯服”,不过,中国各大车企也都在努力尝试如何让它变得更安分。
在广汽埃安和比亚迪等品牌做出尝试之后,长城汽车的“大禹电池”技术又让我们看到了提升锂电池安全的新思路。我们希望大禹电池真的可以像中医一样,让车载锂电池做到“通则不痛”。只要锂电池安全问题不再是消费者购车时的痛点,相信纯电动汽车细分市场还会迎来自己的一个小高潮。
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