岚图汽车召开三元锂电池安全技术分享会,分享“不冒烟”秘密

目前三元锂电池和磷酸铁锂电池是两大主流技术路线,两者各有优劣。三元锂电池具备能量密度高、低温性能好、倍率特性好的特点,但由于电化学活性高,相较于磷酸铁锂电池有着更高的安全防护及热管理要求,想要在高性能和高安全上达到平衡,对电池技术和研发有着极大挑战,也是行业公认痛点,此前三元锂电池始终无法攻克“不冒烟”难题。
岚图汽车召开三元锂电池安全技术分享会,分享“不冒烟”秘密-有驾
日前,岚图FREE通过了中汽中心动力电池安全检测,在电池包热失控触发并发出热事件报警信号后,电池“不冒烟、不起火、不爆炸”,也是目前为止国内首个拿到“不冒烟”成绩的三元锂电池,此款电池包已进入量产阶段,岚图FREE纯电版将首发搭载,并于今年第三季度上市交付。
岚图FREE三元锂电池技术亮点
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岚图FREE电池具有三大优势:行业首创“三维隔热墙”技术、BMS独创电池安全监测和预警模型、高安全电池PACK方案。
岚图三元锂电池整包热失控试验
在中汽研按照新国标要求进行的热扩散试验中,岚图FREE采用的电池包在100% SoC状态下、正常工作温度下开始测试,电池包内被随机选择的某电芯单体,通过加热装置加热到300℃,至发生热失控。
试验触发热失控后5分钟,岚图FREE的电池包系统未出现冒烟、起火、爆炸现象(国标要求:5分钟不起火);试验过程中,电芯单体达到的最高温度约300℃,并在10分钟后降至50℃;整个电池包外壳完整,拆开外壳后,仅试验电芯受损,周围电芯未受到波及;试验后的电池包被静置观察50天后仍维持“不冒烟、不起火、不爆炸”状态。
三维隔热墙技术
三维隔热墙的技术原理:在电池包内使用超强高分子隔热阻燃材料(一般隔热材料仍会在触发热失控后致电池包冒烟或起火,三维隔热墙技术可做到无热扩散现象发生),对每个电芯实现单独的全方位三维立体包裹。三维隔热墙在电芯与电芯之间,形成高效的隔热阻燃防护层,每个电芯均处于隔热阻燃材料的充分包裹中,形如“琥珀”。
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即便某个电芯单体发生热失控,三维隔热墙可以确保其释放的能量最小化,避免波及到周围其他电芯,进而防止电池包系统发生热失控。在电芯顶部,还额外布置有耐超过1000℃高温的隔热阻燃层,对乘员舱安全严加防护。为实现该技术,岚图攻克了三维隔热层间隙填充不充分、填充气泡等工艺难题,采用独特的模块开孔方案,最终在几千颗电芯间达到均匀填充。整个热扩展性能研发周期长达一年,尝试国内外十余种先进的隔热阻燃材料。
这一安全设计为了实现的目标是电池在热失控触发之后,不冒烟不起火。目前新国标要求是:电池单体发生热失控后,电池系统在5分钟内不起火不爆炸,为乘员预留安全逃生时间。岚图更进一步超越国标做到“不冒烟、不起火、不爆炸”,实现静置50天依旧保持“三不”状态,成功刷新了行业安全纪录。
BMS云端卫士独创电池安全监测和预警模型
除了硬件,岚图在软件层面上也突破传统,基于BMS云端卫士进行大数据分析和追踪,实现 “千车千面”。
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电池包在原有温度电压预警基础上,搭建了精确的电池安全监测和预警大数据模型,基于不同使用场景(例如平原与山区、南北方温度和湿度、高低海拔昼夜温差等),追踪每一台车、每一块电池的使用数据。
系统通过云端大数据库与监测数据的对比,对电池进行诊断、预警和寿命监测等,当系统发现电池监测数据出现异常时,通过云端APP推送及车辆的预警系统,对用户提前预警。
同时系统通过高灵敏度温度探测传感器,实时监测每一个电池的温度,借助高效液冷系统,无论冬夏始终保障电池包在高效率温度区间。
高安全电池PACK方案
在被动安全防护上,岚图采用了高安全电池PACK方案——定制化开发车身防护、高强框架、压力传递、形变吸能和电池双保险共五大电池安全结构设计。
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车身防护:由于汽车的前后部都有足够的缓冲吸能空间,对于电池系统而言,侧面通常是面临威胁最大的方向。岚图FREE车型的B柱结构,采用了TRB工艺的1500Mpa超高强度钢材;在车门门槛位置,用了双层结构的1500MPa超高强度热成型钢;前后车门内部,还有行业最高等级的2000MPa热成型钢制成车门防撞梁,是岚图FREE对电池系统的第一层防护。
高强框架:在高强度车身的内部,电池包外壳采用高强铝合金框架、带多条加强筋的特殊设计,让整个电池包结构更强、更耐撞击。在岚图的安全测试中,电池包可以抵御高达20吨力的挤压而不发生安全事件。高强度耐冲击的电池包外壳,是岚图FREE对电池系统的第二层防护。
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压力传递:电池包系统的防护设计不止步于外壳。在电池包内部,岚图设计了多条横纵加强梁,通过横亘整个电池包的横纵交织立体结构,将来自外界的碰撞能量充分地分解与吸收,保护内部电芯免遭碰撞力的伤害。这是岚图FREE对电池系统的第三层防护。
形变吸能:假设遭受到罕见的、过于猛烈的撞击,无法完全避免电池包遭受碰撞压力,岚图还对电池包预设了形变吸能空间,留有超过30mm的形变空间,在电池包受撞击变形时,保护其中电芯免遭损伤。
电池双保险:带有铝合金壳体的圆柱电芯,双极均设置有防爆阀,当撞击侵入电池包造成高压回路短路时,电池双极双保险打开,确保电池不起火、不爆炸。电池包形变设计和电芯双极双保险,是岚图FREE电池系统的第四层和第五层防护。
拥有定制化的多达5层电池包防护,岚图FREE在C-NCAP整车侧面撞击测试中,以欧洲标准的斜侧75°角、32km/h进行柱碰实验,横梁仅发生小程度溃缩,电池模组没有受到丝毫挤压变形。岚图的高安全电池包方案,顺利经受住了整车碰撞测试的考验。
百余项超国标严苛测试
岚图采用高于同级别车型的严苛测试标准,国际上电动汽车电池安全测试标准共计20余大项,岚图汽车在此基础上增加超60大项,通过80大项150小项的极端严苛测试模拟用户用车场景。
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国标测试项目多为简单的单一应力测试——比如火烧,比如水浸,环境耐久测试、机械耐久测试等。但在用户的真实使用场景中,电池系统可能同时承受多重应力的叠加作用。基于保护用户安全的真实需要,岚图选择了增加数十项超国标的严苛叠加测试组,以检验电池系统的真正实力。
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例如对同一块电池包,连续进行高低温存储、极限温度冲击、等效45万公里带载振动、六向机械冲击、绝缘耐压、泡水等多项极端测试。岚图自己的“常规”测试中,有在高低温环境湿热循环及带载下,同时实施振动冲击;有在盐雾环境恒定湿热下,同时打开湿热环境循环充放电;有在粉尘环境下,同时进入湿热状态,再同时进行挤压测试绝缘检测。
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