广汽埃安“弹匣电池”破解起火痛点 三元锂电池安全实现重大突破
弹匣电池系统安全技术示意图。资料图片
弹匣电池以四大核心技术实现三元锂电池整包针刺不起火。资料图片
位于天津的中国汽车技术研究中心试验室内，一根直径达8mm的钢针正在刺穿三元锂电池整包，针刺点随后冒出微微白烟，1分钟后白烟散去，无起火现象。
3月10日，广汽埃安正式发布“弹匣电池系统安全技术”（以下简称“弹匣电池”），并对外公布了这项针刺试验的记录视频。这是业内首次实现三元锂电池整包针刺不起火，标志着又一行业公认难题被攻克。
这项用时3年半、投入超3.5亿元研发出的最新技术，是基于电芯本征安全提升、整包被动安全强化及主动安全防控的系统级的电池安全技术，让广汽埃安再一次站在了行业的潮头。更为关键的是，这是我国新能源汽车动力电池领域的一次真正创新，也是中国汽车技术创新案例，将有效破解新能源汽车电池安全的全球性痛点，把中国新能源汽车电池技术带入全新发展轨道，推动“十四五”期间新能源汽车产业的高质量发展。
实现动力电池安全重大突破三元锂电池针刺不起火
目前，我国新能源汽车市场接受度逐步提升，销量快速增长，规模不断扩大。据中汽协数据显示，去年我国新能源汽车产销分别完成136.6万辆和136.7万辆，同比分别增长7.5%和10.9%。
然而，在市场快速增长的同时，新能源汽车依旧面临着一系列痛点，尤其是电池安全，一直是影响客户购车的关键因素。因此，新能源汽车产业链相关企业都在开展电池安全技术的课题攻关。某种程度上，哪家企业能研发出“不起火”电池技术，攻下技术难关，必将在市场竞争中取得先机，引领整个新能源汽车行业发展。
作为国内新能源汽车市场的领跑者，广汽埃安精准把脉消费痛点，以科技创新推出弹匣电池系统安全技术，在三元锂电池安全领域实现了重大突破。
从弹匣电池针刺试验过程来看，是以国家强制性标准中最严苛的方法进行的，如针刺直径8mm（国标是3-8mm），电芯电量SOC100%（国标是90%以上）。
中国汽车技术研究中心首席专家、国家电池安全标准起草人之一刘仕强博士介绍，弹匣电池在热事故信号发出5分钟后，无起火和爆炸现象，静置48小时后，单体电压降至0V，温度降至室温，针刺位置上方外壳漆皮受热脱落，外观整体保持完好，打开系统外壳后，内部结构完好。
从试验结果取得远超国标的优异成绩可以看出，搭载弹匣电池技术的三元锂电池拥有更高的安全性表现。意味着中国新能源汽车在动力电池领域向前迈出了关键一步，将推动市场的健康快速发展。
10次/秒全天候监控四大硬核科技破难题
为什么广汽埃安的弹匣电池能实现针刺不着火？其中又有哪些硬核黑科技？
基于“防止电芯内短路，短路后防止热失控，以及热失控后防止热蔓延”的安全理念，弹匣电池是一个专门提升动力电池安全性的系统性技术，并非纯粹的结构优化与简单的增加隔热，而是从电芯本征安全提升、到被动安全强化、再到软件主动防控的一整套安全技术。其采用了类似弹匣安全舱的设计，有效阻隔热失控电芯的蔓延，当侦测到电芯电压或温度等出现异常时，自动启动电池速冷系统为电池降温。这其中的奥妙就是弹匣电池具备4大核心技术：
一是超高耐热稳定的电芯。电芯通过正极材料的纳米级包覆及掺杂技术的应用，能有效提升热稳定性，防止热失控；电解液新型添加剂的应用实现了SEI膜的自修复，从而改善电芯寿命，降低电芯短路风险；高安全电解液，通过特殊电解液添加剂，在加热至120℃以上时，在活性材料表面自发聚合形成高阻抗特性聚合物膜，大幅降低热失控反应产热。这些关键技术的应用，使电芯的耐热温度提升了30%。
二是超强隔热的电池安全舱。通过网状纳米孔隔热材料和耐高温上壳体，弹匣电池构筑了超强隔热的安全舱，最终实现三元锂电芯热失控不蔓延至相邻电芯。同时，电池包上壳体能耐温1400℃以上，从而有效保护电池整包。
三是极速降温的速冷系统。通过全贴合液冷系统、高速散热通道、高精准的导热路径的设计，弹匣电池实现了散热面积提升40%，散热效率提升30%，有效防止热蔓延。
四是全时管控的第五代电池管理系统。通过采用车规级最新一代电池管理系统芯片，可实现每秒10次全天候数据采集，相比前代系统提升100倍，以24小时全覆盖的全时巡逻模式，对电池状态进行监测。发现异常时，立即启动电池速冷系统为电池降温。全时巡逻模式和异常自救的应用，重新定义了三元锂电池主动安全的标准。
据了解，弹匣电池虽然增加了大量的安全设计，但同时在冷却系统、电芯设计、整包布置等方面进行全面优化。搭载弹匣电池系统安全技术的电池包，相对于同类普通电池包，体积能量密度提升9.4%，重量能量密度提升5.7%，成本却下降了10%，做到了高安全、长续航、低成本的高度融合。
兑现“先人一步”承诺将实现全系车型搭载
据了解，弹匣电池是由广汽研究院、广汽研究院硅谷中心、世界电芯专家领衔开发，超过600人组成的国际研发团队倾力打造。其进行了下至材料级、电芯级，上达整包、整车级的安全验证，合计超过1200多次各类仿真及试验，在各类测试中确保弹匣技术的安全水平。从动力电池过流保护、电池热抑制方法、电池热失控监控及预警等方面进行研究开发，形成了国际领先的专利群，包含80多项专利，发明占比超过70%。为新能源汽车产业健康可持续发展提供了广汽埃安的解决方案。
与此同时，这也离不开广汽在电动化技术方面长期的资源投入和技术积累。早在2011年，广汽集团就开始了电动化技术的研究应用，并推出了国内首款中重度混合动力车型。在电动化技术研究方面，广汽的研发已经超过了10年，并形成了大量的技术成果和人才储备。
广汽还拥有业内领先的电池试验室、专业测试场和电池Pack生产车间，具备独立的电池包自主设计和生产制造能力。同时，埃安系列产品已拥有超10万用户，每天产生超1500万公里的行驶里程，带来了海量的电池运行数据，为弹匣电池研发提供坚实的数据支撑。
弹匣电池充分凸显了广汽埃安的企业基因——坚持科技创新，为客户带来“先人一步的科技享受”，通过持续创新，整合全球优势资源，推动企业高质量发展。
分析指出，该技术的成功发布，将提升广汽埃安旗下车型的市场竞争优势。据官方消息，弹匣电池将在今年开始陆续搭载到AION全系车型上。
发展新能源汽车是我国从汽车大国迈向汽车强国的必由之路，是应对气候变化、推动绿色发展的战略举措。弹匣电池的成功研发，充分凸显了我国在新能源汽车动力电池领域的技术领先性，将有效推动中国汽车行业的发展。
广汽埃安弹匣电池系统安全技术的发布极具里程碑的意义，标志着电池安全上升到全新的高度，特别是在三元锂电池安全性上取得了历史性的突破，重新定义了三元锂电池的安全标准。
撰文：郭小戈
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