蜂巢電池日的這個技術有點牛

2020-12-18 連線新能源

12月2日蜂巢能源在江蘇無錫舉辦了「電池日」活動,包括吳鋒院士、孫逢春院士在內的一眾技術大咖,以及來自長城、戴姆勒、吉利等在內的眾多主機廠商的代表和上遊原材料供應商的代表出席了活動。作為特斯拉電池日之後國內首場「電池日」活動,蜂巢能源不負眾望,楊紅新總裁現場發布了凝結了蜂巢能源多年心血的動力電池熱失控系統性解決方案——「冷蜂」,旨在為電動汽車的心臟——動力電池提供多重、系統化的安全保障。

近年來隨著新能源汽車保有量的增加,新能源汽車的安全事故也日漸增多,安全已經成為懸在新能源汽車頭頂的達摩克利斯之劍,打造絕對安全的動力電池成為各大動力電池廠商孜孜不倦追求的終極目標。今年的10月寧德時代報導了永不起火電池技術,通過材料、電芯、電池包設計等方面的工作,實現了電池包熱失控不擴散,那麼蜂巢能源此次推出的 「冷蜂」方案在技術上與寧德時代有何異呢?

系統安全,材料先行

材料的熱穩定性是電池安全的基石,因此無論是蜂巢能源,還是寧德時代都選擇了首先從高安全材料角度著手。單晶設計是提升高鎳體系材料熱穩定性的有效方法,研究表明在200-300℃的範圍內單晶結構材料的O2釋放溫度要明顯的高於多晶結構材料,表明單晶材料的熱穩定性要明顯好於多晶結構的材料。因此在 「冷蜂」解決方案中蜂巢能源開發了單晶無鈷正極材料,通過適當的提升電壓,可以獲得與NCM811體系材料相近的能量密度,而且單晶無鈷材料安全性上相比811體系有明顯提升,其中DSC熱分解溫度提升10-15%,ARC熱失控問題提升15-20%,耐過充140%(高於811的125%),因此相比於811體系材料都有顯著的提升,而且循環壽命還比811提升65%。因此,安全性明顯改善的單晶無鈷材料是「冷蜂」系統安全的第一道保障。

據楊紅新總裁透露,目前採用該材料的電池樣品已經在歐洲頂級車企和美國知名電動汽車企通過了嚴格的測試,情況反饋優異。

「果凍」電池,終結熱失控

通常鋰離子電池採用碳酸酯基的電解液,該類電解液雖然具有良好的電導率和電化學穩定性,但是其易燃的特性使得其在電池熱失控時會發生燃燒釋放大量的熱量,加劇單體電池的熱失控,並加速熱失控在電池包內的擴散。而固態電解質可有效解決這一問題。但是目前固態電池的技術尚不成熟,因此介於傳統液態電解質和固態電解質之間的半固態電解質解決方案成為了各大廠商的目前的角逐熱點。蜂巢能源從這方面入手,在此次活動中推出了採用半固態、呈果凍狀的電解質,推出了「果凍電池」,該新型電池具有高電導、自癒合、阻燃等特點,能在幾乎不降低電性能的同時終結熱失控的發生。果凍電池的這些特性,可以使其通過常規鋰離子電池難以通過的150℃熱箱測試,並實現了滿電針刺時電池不起火、不冒煙,成為 「冷蜂」方案的第二道安全保障。

主動安全,打造最強屏障

動力電池包通常由數百隻單體電池構成,一旦其中一隻單體電池發生熱失控,產生的高溫會迅速擴散到臨近的單體電池,從而造成熱失控的擴散,這一過程往往是非常迅速的,嚴重影響了動力電池包的安全性。為保證新能源汽車駕乘人員的安全,新的動力電池國標中要求電池包熱失控擴散時間不小於5min,這對電池包的設計提出了很高的要求。蜂巢能源為了提升電池包的安全性,在無鈷單晶材料以及果凍電池的基礎上,又推出了熱阻隔電池包技術。該技術通過隔熱設計、主動洩壓、噴發物控制、物理降溫以及預警等措施,可防止電池包內部的熱蔓延,其防控效果遠遠超過國標要求,成為「冷蜂」方案的第三道安全保障。根據楊紅新總裁現場展示的實驗錄像,採用熱阻隔技術的電池包即使採用811電池實驗,熱失控也僅發生在獨立的電池模組內,不會在模組之間擴散,實現了電池包的整包安全。

智慧賦能,打造雲上安全

通過材料、電池和電池包的安全設計,「冷蜂」系統已經能夠實現動力電池的絕對安全,但是蜂巢能源並未就此止步,而是將目光投向了雲計算、大數據、AI等先進技術。蜂巢能源與清華大學的盧蘭光教授團隊合作開發了內短路預測及壽命評估模型,通過雲計算輔助診斷,打造了蜂雲安全監控平臺,該平臺已對超9萬輛電動汽車的進行持續監控,監控項目超過20項。並且根據清華大學盧蘭光教授團隊的數據,通過13000+輛車的實際驗證,該模型的預測準確度可達90.9%,並且能夠實現提前兩個月的動力電池內短路預警,從而確保駕乘人員的絕對安全,從而為「冷蜂」方案打造了第四道安全保障。

安全是新能源產業永恆的主題,蜂巢能源此次推出的「冷蜂」動力電池安全系統性解決方案,從材料、單體到電池組、監控系統著手,實現了真正的零熱失控,在系統安全性上更上一層樓,有望成為新能源汽車行業安全性的終極解決方案,後續表現值得市場期待。

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