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严防死守电池安全 江淮新能源蜂窝电池技术探秘

2020-03-16作者:电漾来源:新能源汽车网

  随着国内新能源汽车保有量的不断增加,电动车逐渐获得越来越多消费者的青睐,但也伴随着近年来频发自燃事故给行业的发展造成巨大负面影响,电池安全性成为挡在新用户购买前的第一堤坝。

  当前电动车80%自燃事故原因归结于电池包热失控,电池包的热管理水平是衡量车企造车水平优劣的重要因素。作为国内最早一批展开新能源汽车生产研发的江淮汽车,早在产业发展之初就成立新能源汽车研究院,在电动车领域更是拥有丰富的经验和成熟稳定的iEV纯电生产平台,目前已积累了九代技术、四代产品的研发技术和产品矩阵,在电动车私人推广领域更是名列前茅。江淮新能源是如何做到的呢?下面我们来揭开谜底。

江淮蜂窝电池示意图

  众所周知,给电动车提供动力来源的动力电池,电池包是个整体,内部是由成千上万个单体电芯构成,这时候电池包好比是一支拥有千军万马的军队。对于每个单体电芯的管理,就像是军队对每个士兵的管理。特斯拉Model3之所以获得如此成就,不光是出色的加速和续航,高效的“热管理”才是最大的秘密武器,如此大规模的管理7000多节电芯安全工作,其复杂程度可想而知。而江淮iC5的电池包安全管理与特斯拉有诸多异曲同工之处,这就是江淮新能源最新的“蜂窝电池”技术。
 

  电池安全从“芯”出发
 

  力神圆柱型电池电芯

  单体电芯是电池组内最小的成员。一支强大的军队,单兵作战能力甚至能影响整个部队的战斗力水平,所以电芯的品质就像训练单兵实战能力一样,综合素质必须过硬,只有这样打仗时才不会出现“逃兵”。电池包里集成了数千颗电芯,一颗电芯发生短路会引发周围电芯失效失控,最终能导致整个电池包发生全面热失控事故。

        电芯的制造工艺相当复杂,其中每一道工序都可能影响动力电池的性能,只有精准把握每道工序的各个细节,才能让电池达到较高的一致性。江淮新能源在动力电池供应与BMS研发生产上拥有雄厚的研发实力和资源。早期推广的电动车采用磷酸铁锂电池,而后又采用三元锂电池,但是对于电池路线上江淮一直十分谨慎,并没有急功近利的过早应用高安全风险的高镍系列电池,而是锲而不舍的向市场推广满足大众化使用需求的电动车,主要产品续航维持300-400公里水平,相比较同行五六百公里起步的续航产品,江淮被难免被市场冠名最“佛系”电动车厂商。

  事实上,并非江淮做不出高续航车。其实造一辆高续航的车并不难,只需打造更大的车身便可装更多的电池,实现高续航,或者在不改变车身尺寸情况下直接应用最高比能密度的电池也可实现。但回归用户拥有和使层面则将面临“高成本、高能耗、高风险”的三高问题,产品毫无优势可言。

江淮iC5蜂窝电池技术解密

  江淮iC5选择与特斯拉Model3同类的NCA21700三元锂电芯,虽然相比方形与软包电池来说尺寸更小、更容易实现灵活组包和高续航,但对电池包的设计需要更严格的工艺。基于高质量的电芯和出色的电池管理技术,江淮的蜂窝结构电池能更好的控制电芯能量稳定,即使一颗电芯出现热失控也能将失控电芯完全结缘隔离,保证其它电芯不受影响,从而保障电池包整体安全。这和我国对新冠肺炎采取的隔离措施有异曲同工之妙,科学有效的安全机制,则完全体现了江淮新能源电池安全管理的高超智慧。
 

  利用模组隔离让距离产生美
 

  江淮蜂窝电池特写

  模组是无数颗电芯的组合,就像军营里的一个组织机构。一颗电芯在出厂时要确保品质与必要的主被动安全之外,还需做到“一芯一码”,就像身份证号一样可查可追溯,但光凭这些还远远不够。单体电芯自身素质达标之后还不足以让车子跑起来,还需要通过模组将电芯用串并联的方式连接起来,实现“齐芯协力”共同发电。

  俗话说“有人的地方就有斗争”,电芯也不例外。如此大规模的圆柱电池用量,必然给电热管理带来压力,为了让所以电芯都规规矩矩的各司其职,相互配合,模组的另一大功能就是“分而治之”,隔离管理。蜂窝电池,采用了蜂巢结构的仿生设计,通过外延包覆的UE技术(Unitized Encapsulation),实现单元化封装,创新性的软连接+激光焊接技术让江淮iC5的模组十分坚固可靠,传统线束的减少既实现了轻量化又减少模组内部摩擦造成短路的风险。

  另外,蜂窝仿生结构在建筑领域得到广泛应用和科学证实,原因在于蜂窝结构具有很好的坚固性特点,即便受到外力碰撞挤压也不易出现大面积的坍塌现象,其特殊结构能起到吸收碰撞和挤压产生力量作用。江淮研发的蜂窝电池正是利用这个原理,让圆柱电芯在模组中间隙空间更大,在遇到外力挤压和碰撞时有更好的迂回空间,即便是个别电芯出现变形或短路,蜂巢结构的设计可以隔离问题电芯并延缓热扩散速度,保证电池/模组依然能继续工作。

       同时,电芯与模组还应用了防火隔热材料以及泄压防爆装置,当车辆受到剧烈碰撞后电池内部短路升温导致起火后,泄压装置能第一时间将电池内部积聚的大量气体通过定向泄压的方式排放,避免内压过高,造成气体温度不断升高最终产生爆燃现象,这样也留足了车内乘员的反应逃生时间。从能量管理角度描述江淮蜂窝电池的原理就像一个“金钟罩”,为每颗电芯构筑一个安全的空间,同时小单元引发的安全事件不会造成严重后果。
 

  无惧严寒酷暑 守护电池的“超级英雄”
 

江淮iC5纯电轿跑

  江淮新能源经过十年上万次模拟热失控试验,最终通过蜂窝电池系统技术解决了电池热失控安全难题。仍旧以江淮iC5为例,得益于蜂窝电池模组采用UE技术,所有电芯360度包覆导热胶,电芯热交换面积是方形电池与软包电池的14倍左右,可使蜂窝电池保持在10~35℃的最佳温度范围,类似于蜂巢为蜜蜂全天候维持适宜的温度。蜂窝电池为保证模组/电芯能做到智能温控管理,电芯之间保留的间隙还能很好的保证空气流通,在“寸土寸金”的电池包内部江淮还安置了冷凝器装置,并将其直接联通整车的热泵空调系统,相当于给每个模组里的电芯都安装上智能“空调”,让电池始终维持最佳性能,无论严寒酷暑随时听候使用调遣。

  不仅如此,蜂窝电池还能够在-40℃至80℃的温度内进行循环工作,同时电池还能够经历130秒火烧,200KN挤压以及1米水深连续浸泡12小时等各项极端试验,每一项都测试都安全通过,这也更加确定蜂窝电池在极端情况下安全稳定性。具体来讲,江淮的蜂窝电池就像一个即便身处水深火热之中也能赴汤蹈火守护你安全的超级英雄。

  总结:作为未来新出行最具商业化潜力的电动汽车,续航里程不是检验产品技术与实用性的唯一标准,安全才是当前用户选购电动车的首先要素,没有安全,一切市场创新成果皆为零。江淮凭借多年技术迭代开发成功掌握了以UE模组、TM热管理和AT热失控防护为核心的蜂窝电池技术,从电芯、模组、电池包、BMS系统四大维度严防死守电池安全,修筑起电动车安全护城河。同时江淮新能源也打破了特斯拉的技术优越感,改变了国外厂商对自主品牌难以大规模安全使用圆柱电池的短视看法。

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