鉅大LARGE | 點擊量：590次 | 2023年07月24日
拒絕針刺實驗？琥珀和云母讓嵐圖自研電池系統(tǒng)底氣十足
如果說電動汽車是未來的話，那電池則是掌握未來命脈的一根線。為了保證電池安全，不少車企紛紛投入了大量人才金錢進行研究。而“針刺實驗”也成為了不少車企證明自家電池優(yōu)秀的主流方式。
然而有一家車企則非?！疤亓ⅹ毿小薄芙^被看做電池實驗中較為權(quán)威的針刺實驗，它就是嵐圖。
9月17日，東風汽車旗下高端智能電動品牌——嵐圖汽車發(fā)布了自研電池系統(tǒng)技術(shù)，并在中汽中心試驗室對嵐圖FREE純電版、增程版電池，進行擠壓、碰撞、高溫淋水等安全測試。
在DoNews汽車與業(yè)內(nèi)各家媒體同行一起見證了嵐圖電池經(jīng)受了多項安全測試之后，認可其極高的安全性同時，也對其背后的原因產(chǎn)生了極大的好奇，直到發(fā)布會上解開了它的背后功臣——琥珀與云母電池系統(tǒng)。
琥珀與云母
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
琥珀電池系統(tǒng)應(yīng)用在嵐圖FREE純電版上，它是在電池包內(nèi)填充特殊的有機硅復(fù)合材料，這種材料的特點是結(jié)合有機硅聚合物+低密度隔熱材料+阻燃劑，形成高效的隔熱阻燃絕緣層，讓每個單體電芯像琥珀一樣處在充分包裹當中。
而云母電池系統(tǒng)則應(yīng)用在增程版上，通過在電池包內(nèi)加入層狀A(yù)l-Si云母和氣凝膠，且電芯和云母、氣凝膠會像云母石一樣層疊堆積，從而提升電池包的耐高溫性和絕緣性，模組頂部的云母片可以耐大于1000攝氏度高溫。
在技術(shù)相同點上，根據(jù)官方介紹，兩種電池技術(shù)都擁有超高的安全性能，另外兩款電池包都是以高安全和高性能為方向的主/被動安全綜合技術(shù)解決方案。
三維隔熱墻
除此之外，兩款電池包都擁有“三維隔熱墻”技術(shù)、五層安全防護的被動安全，以及嵐圖專屬云BMS主動安全解決方案，區(qū)別在于三維隔熱墻的材料及結(jié)構(gòu)不同。
簡單來說，“三維隔熱墻”技術(shù)就是讓電池包中的每個電芯都有全方位的三維立體包裹，這樣三維隔熱墻在電芯與電芯之間，形成高效的隔熱阻燃絕緣防護層。
它相當于把電芯和電芯之間進行了“隔離”?？梢杂行П苊鈫蝹€電芯熱失控后波及到周圍電芯，防止整個電池包發(fā)生系統(tǒng)性的熱失控，最終導(dǎo)致電池起火爆炸，極大提高了對于整個電池包的安全性。
PACK五層安全防護技術(shù)
不僅是在電池自身技術(shù)，嵐圖還采用了PACK五層安全防護，對車身與電池包外殼進行安全。
作為碰撞環(huán)節(jié)的第一層，車身最先受到?jīng)_擊的部件，嵐圖通過高強度熱成型車身框架和門檻結(jié)構(gòu)，以及在汽車的前后部留有足夠的緩沖吸能空間，為車身提供雙重保護，讓電池包免受撞擊。
而第二層防線——電池包外殼，則采用高強鋁合金框架、帶多條加強筋的特殊設(shè)計，讓整個電池包結(jié)構(gòu)更強、更耐撞擊。
第三層方面通過電池包多條橫縱加強梁防護，可以有效分解碰撞壓力，讓電池包抵御20噸力的擠壓而不發(fā)生安全事件。
此外，嵐圖還對電池包預(yù)設(shè)了超過30mm的形變空間，用于吸收碰撞時末端的擠壓沖擊，保護內(nèi)部電芯免受損傷，這是嵐圖電池包打造的第四層防護。即使極為強烈的撞擊侵入電池包造成高壓回路短路，電芯雙保險也能立即啟動保護作用，切斷電池內(nèi)短路回路，釋放額外氣壓，確保電池不起火、不爆炸。
嵐圖專屬云BMS
在被動安全上，嵐圖對于電池的保護可以說做到了極致，主動安全方面更是如此。電動汽車普遍搭載車端電池管理系統(tǒng)BMS，但傳統(tǒng)的車端BMS有一個通病，就是硬件老化，系統(tǒng)老化也許可以通過在線OTA升級解決，但硬件老化沒有任何回旋的余地。隨著科技的發(fā)展與需求的增加，車身上的軟件需要的算力也許會越來越大，無法做到對車輛提供長期精確的安全管理。
相比之下，嵐圖專屬云BMS可以同時在線服務(wù)百萬輛車，提供全生命周期的電池健康和安全管理。通過建立云端故障監(jiān)控模型，嵐圖專屬云BMS能夠?qū)Σ煌挠脩魣鼍凹右詤^(qū)分，解析108個電池特征參數(shù)。
舉個例子，通過嵐圖云BMS，它可以云端監(jiān)控故障，進行大數(shù)據(jù)分析和追蹤，實時給車主針對性電池管理方案和建議。并可超前預(yù)警，實現(xiàn)提前2小時對冒煙、起火、爆炸等關(guān)鍵故障預(yù)測；對電池內(nèi)短路、欠壓等故障，能做到提前一周預(yù)警，讓車主做出充分的準備。
為什么車企熱衷于做針刺試驗？
針刺試驗是指利用鋼針刺穿電池極板，瞬間觸發(fā)電池內(nèi)部短路，引發(fā)熱失控，從而驗證動力電池安全性能的試驗。
真正讓“針刺實驗”走入大眾視野的是比亞迪（002594.SZ）。2020年3月29日的“刀片電池”發(fā)布會上，比亞迪關(guān)于三元鋰電池、普通磷酸鐵鋰電池及“刀片電池”完整的針刺實驗對比，引發(fā)了民眾對三元鋰電池安全性的擔憂。
試驗現(xiàn)場用直徑為5mm的鋼針，以垂直角度貫穿充滿電的三元鋰電池、普通磷酸鐵鋰電池和刀片電池。實驗結(jié)果顯示，三元電池瞬間起火爆炸，刀片電池則通過了檢測。
通過這場針刺試驗，比亞迪打響了刀片電池的名號。電芯能否通過針刺試驗、如何通過針刺試驗，一時之間成為對動力電池安全性的判斷標準之一。
而廣汽埃安今年的兩次彈匣電池針刺試驗，極氪001搭載的極芯電池包通過針刺實驗，更是給消費者留下了這樣的印象：凡是經(jīng)得起針刺試驗的電池，安全性就比較有保障。
“針刺試驗并不是真的有針扎到電池包上面，而是為了模擬電池內(nèi)部熱失控。”有從業(yè)者向紅星資本局表示，“做針刺實驗就是為了告訴消費者，我家的電池和車很安全，消費者也吃這一套。即便新國標對針刺試驗沒有強制要求，消費者也很可能不考慮無法通過針刺試驗的車型?！?/p>
既然針刺實驗?zāi)茏屜M者對電池安全更放心，那為何嵐圖不做？
對此，嵐圖汽車新能源技術(shù)總監(jiān)黃敏表示，在電池開發(fā)過程中，針刺與加熱試驗都會做。但在真實的用戶使用場景下，電池包因為針刺被破壞的概率極低。另外，從過去長時間試驗的統(tǒng)計結(jié)果來看，針刺試驗的波動性較大，重復(fù)性不太好。一個重復(fù)性不太好的結(jié)果，我們不太有把握說這就是最后的試驗結(jié)果，是安全性的體現(xiàn)。所以我們還是選擇用比較可控的熱擴散這種方式來做。
新國標已取消針刺試驗
2015版電動汽車國標《電動汽車用動力蓄電池安全要求及試驗方法》明確規(guī)定，單體蓄電池進行針刺試驗時，應(yīng)不爆炸、不起火。
但在2017年1月發(fā)布的《新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品準入管理規(guī)定》中，GB/T31485-2015標準中，針刺試驗為暫不執(zhí)行項目。
因此，是否要進行針刺試驗，是車企的自愿行為。但是要進入《汽車動力蓄電池行業(yè)規(guī)范條件企業(yè)目錄》，就必須符合相應(yīng)的安全標準要求，而采用上述目錄中的動力電池產(chǎn)品，是進入《新能源汽車推廣應(yīng)用車型推薦目錄》，獲得補貼的先決條件。
2020年5月，工信部發(fā)布了針對電動汽車的新國標GB30381-2020《電動汽車用動力蓄電池安全要求》，取消了針對電池單體的針刺試驗。但在附錄C部分中，對熱擴散試驗推薦了兩種試驗方式：針刺或者外部加熱。熱失控觸發(fā)對象為電池包內(nèi)靠近中心位置，或被其他電池單體包圍的電池單體。
針刺試驗要求使用直徑3-8毫米的鋼針；針尖圓錐形，角度20-60°；針刺速度0.1mm/s-10mm/s。
GB30381為強制性執(zhí)行標準，自2021年1月1日開始實施。也就是說，自今年開始，所有動力電池都必須根據(jù)標準要求進行熱穩(wěn)定性試驗，以針刺、加熱或其他方式使電池產(chǎn)生熱失控，并保證在這個熱失控狀態(tài)下，能夠有給客艙內(nèi)乘員至少5分鐘的安全時間。
觸發(fā)電池單體熱失控的方法由企業(yè)自主選擇，新國標強調(diào)，若采用推薦方法測試后未發(fā)生熱失控，必須證明兩種方法均不會發(fā)生熱失控。
對于選擇針刺還是加熱試驗，業(yè)內(nèi)人士有不同的看法。
比亞迪董事長王傳福曾在1月舉辦的2021中國電動汽車百人會論壇上表示，針刺試驗是動力電池測試中非常有效、苛刻的一種方法。因此，他建議讓動力電池的針刺試驗再次歸回到強制性標準中，同時把目前熱擴散試驗要求的不短于5分鐘，提升到不短于30分鐘。
4月7日，王傳福在新車發(fā)布會上表示，當天起正式啟用電池針刺試驗作為企業(yè)標準。
作為嵐圖電芯的供應(yīng)商，三星SDI中國區(qū)xEV&ESS業(yè)務(wù)總監(jiān)張愛東則認為，相對針刺試驗來說，熱擴散試驗由于加熱功率可控、加熱導(dǎo)線的電阻也方便計算損耗，這些數(shù)據(jù)化的東西都是可以觀測到的，所以在開發(fā)階段肯定是熱擴散的方式更好一些。而針刺試驗由于試驗標準的不統(tǒng)一，沒有對針刺的位置做規(guī)定等，這些因素都會引起試驗結(jié)果存在波動。DoNews，紅星新聞
