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“變堵為疏”,長城汽車大禹電池技術揭秘

“變堵為疏”,長城汽車大禹電池技術揭秘

在業界,如何解決動力電池“不起火、不爆炸”是個不小的難題,一眾車企也紛紛推出解決之道。9月24日,長城汽車首次對外詳細公佈大禹電池技術相關理念和創新技術,從中我們可以看到這家企業在電池安全領域的最新成果。

“變堵為疏”,長城汽車大禹電池技術揭秘

顧名思義,大禹電池技術以“大禹治水,堵不如疏”為理念,“變堵為疏”,透過“控+導” ,將電池包內部可能產生的氣火流,按照設計通道安全疏匯出電池包外,從而避免熱失控引起的起火和爆炸問題。

“變堵為疏”,長城汽車大禹電池技術揭秘

長城汽車動力電池設計總監曹永強介紹說,大禹電池技術搭建了4層5維安全矩陣,採取8大創新設計,包括熱源隔斷、雙向換流、熱流分配、定向排爆、高溫絕緣、自動滅火、正壓阻氧、智慧冷卻等,覆蓋熱源抑制、隔離、冷卻、排出等各項領域,保障電池不起火、不爆炸。

“變堵為疏”,長城汽車大禹電池技術揭秘

物理層面,大禹電池技術為單個電芯構建起一個個“安全艙”。全新開發的雙層複合材料,具有可靠的耐火焰衝擊能力,既能有效隔離熱源,又滿足了電芯熱膨脹的空間需求。模組間,耐高溫絕熱複合材料,能阻止火焰衝擊和長時間傳熱傳導。另外,研發人員為防護罩設計了定向排爆出口,能將模組內部高溫氣火流快速排出,避免模組內部熱蔓延。

“變堵為疏”,長城汽車大禹電池技術揭秘

同時,大禹電池技術透過搭建燃燒模型、熱力學與流體力學擬合模擬、衝擊強度和壓力計算等,實現無實包條件下全數字化熱失控虛擬模擬。透過該虛擬技術應用,減少了熱失控過程中高溫、高壓氣火流對模組的熱衝擊,實現了氣火流在不同溫度、不同結構通道內的均勻流動,並引導至滅火通道並安全排出。據長城汽車的介紹,其定向排爆出口採用多層不對稱蜂窩狀結構,實現火焰快速抑制和冷卻,並能保持包內壓力始終高於包外,避免因氧氣進入導致二次燃燒。

“變堵為疏”,長城汽車大禹電池技術揭秘

除了物理層面與模擬模擬,大禹電池技術還提供了BMS和雲端雙重監控。當電池管理系統識別到電芯已觸發熱失控,可快速開啟冷卻系統,抑制熱擴散。透過採用單張大冷板與箱體整合設計方案,大禹電池技術有效避免管路因高溫洩漏和爆裂問題,並且根據電芯和模組熱失控溫度狀態,智慧調節冷卻系統的開閉時間、流速、流量等,實現不同熱失控條件下、高效冷卻策略。

“變堵為疏”,長城汽車大禹電池技術揭秘

為驗證大禹電池技術的安全性,長城汽車選取行業公認最具挑戰的三元811體系高鎳大容量電芯進行了電池熱失控測試。該實驗遵循GB 38031-2020《電動汽車用動力蓄電池安全要求》的測試標準,採用全球最嚴苛的兩個電芯連續加熱觸發,模擬熱失控中危險極限場景。根據活動現場的展示影片顯示,測試過程中連續發生三次多個電芯集聚觸發熱失控,溫度最高達到1037℃,電池包內氣壓達到三次高峰,瞬間最高氣壓約16千帕,透過尾部滅火盒設計將外溢煙霧最高溫度控制在100℃以下,避免對周圍產生二次傷害。或許,測試結果只是個參考,但是新技術的應用,對於國產電動車安全性的意義還是至關重要。

長城汽車表示,大禹電池安全技術可有效解決不同化學體系電芯發生熱失控之後的起火、爆炸問題。除能量密度可突破190Wh/kg的NCM811三元鋰電池,還包括未來隨著鎳含量提高電池能量密度更高的三元鋰電池,NCA(鎳鈷鋁)電芯及無鈷電芯等,以及不同技術線路的磷酸鐵鋰電池。同時,大禹電池技術還可百搭不同PACK的應用技術,滿足未來CTC(Cell to Chassis)電池PACK與融合方式,進一步提升整體剛性。

“變堵為疏”,長城汽車大禹電池技術揭秘

長城汽車宣佈,大禹電池技術將於2022年全面應用到旗下車型,並首搭於沙龍品牌。同時,大禹電池技術免費向全社會開放,其中包括超60項核心技術專利。對於使用者而言,電池新技術的應用普及,能讓我們在享受電動車福利的同時,安全性上也有了進一步保障。當然,關於大禹電池技術的實際應用情況,還需要靜候沙龍品牌首款車型上市的那一天。