1037℃不起火、不爆炸!長城大禹電池共享安全祕籍


早年間,中國能自主生 產發動機的車企較少,不少品牌的產銷量都取決於三菱4G6系發動機的供貨情況,而這也是很多中國品牌發家之本。但隨著新能源汽車興起,這一局面得到徹底改變,在新能源汽車成本構成中,對比傳統燃油車的動力系統,發動機和變速箱兩者合計只佔整車成本約30%,新能源汽車中電池、電控 及汽車電子共佔造車物料總成本的約65%,是物料主要花費,其中電池物料成本佔比高達35%。


而近年來主機廠為了降低對動力電池供應商的產品依賴,徹底擺脫賣方市場格局,紛紛自建工廠及供應渠道。其中比亞迪、長城便較為凸出。近期,繼比亞迪和廣汽埃安進行動力電池針刺試驗後,長城汽車也展示了沉澱多年的新能源汽車動力電池技術。


今天(9月24日),在“長城汽車大禹電池技術媒體品鑑會”上,長城汽車首次對外詳細揭祕大禹電池技術相關理念和創新技術。據悉,大禹電池技術超60項專利,將對全社會免費開放。2022年,大禹電池技術將對長城汽車旗下新能源系列車型開啟全面應用,將動力電池安全提升到行業全新高度。


在消費者關注的安全性方面,據介紹,長城汽車自研的大禹電池採用熱源隔斷-雙重防護、雙向換流及熱流分配、定向排爆、高溫絕緣等技術,可實現“電芯化學體系全覆蓋”“任意位置電芯”“單個或多個電芯”觸發熱失控的情況下都能實現不起火、不爆炸。

那麼,很多消費者會問下面三個問題:為什麼取名叫大禹呢?安全的原理是什麼?為什麼要技術全開放?

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“大禹”來源

“大禹電池主要設計思想是’變堵為疏‘,與大禹治水有著相同的思想,我們改變了傳統以堵為主的電芯控制技術,將熱失控後產生的氣火流按照設計通道安全疏匯出電池包外,該技術可解決熱失控起火和爆炸問題。” 長城汽車動力電池設計總監曹永強現場如上介紹。


同時,談到大禹電池創新特點時,曹永強將其概括為一個“控”、“導”、“疏”的過程。

對此,曹永強表示:“該技術以‘大禹治水,堵不如疏’為理念,‘變堵為疏’,採用‘控+導=通’的核心技術原理,搭建4層5維安全矩陣,採取8大創新設計,包括熱源隔斷、雙向換流、熱流分配、定向排爆、高溫絕緣、自動滅火、正壓阻氧、智慧冷卻等,覆蓋熱源抑制、隔離、冷卻、排出等各項領域,保障電池不起火、不爆炸。”

據瞭解,大禹電池技術將電池安全提升到全新高度,根據規劃,“大禹電池”將於2022年對長城汽車旗下新能源系列車型全面應用,其中長城旗下沙龍品牌的第一款車型將首搭大禹電池。

“大禹”安全祕籍

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對於許多車企在推出電池包時,都標榜不會自燃,不會爆炸。相較而言,長城汽車大禹電池技術有何特別之處?如何實現續航、安全兩手抓?

目前行業內主流電池多采用NCM(鎳鈷錳)三元電芯,大禹電池技術有效解決了困擾行業的NCM811高鎳電芯安全性問題。其從電芯、模組、電池系統、整車四層進行匹配,從電芯測試、系統資料、安全設計、虛擬模擬、測試驗證五個維度設計理念,實現電池熱失控安全全防護。


“大禹電池”主要設計思想是“變堵為疏”,改變了傳統以堵為主的電芯控制技術,將熱失控後產生的氣火流按照設計通道安全疏匯出電池包外,可解決熱失控起火和爆炸問題。


在“變堵為疏”的設計理念下,大禹電池研發出8項全新核心技術,分別是熱源隔斷、雙向換流、熱流分配、定向排爆、高溫絕緣、自動滅火、正壓阻氧、智慧冷卻。其中,大禹電池最核心的技術是定向排爆,通過分流、導流、換流將火源快速引導至滅火通道並安全排出。該技術目前已攻克了通道內壓力和流量均勻化調節的難點,消除了熱量集中,使氣火流在通道內分層均勻流動。

通過多維度的保護,大禹電池擁有電池本體失效、PACK失效、BMS失效3大維度39個熱失控故障節點。

“我們是精準化地掌握電池包熱失控的全過程,每一個電池包內部熱失控的位置、細節和時間的關係都能有效掌握,構建了整個熱失控的燃燒模型,通過這個模型精準掌握每一個點,每一個電芯位置熱失控前後整個溫度。”曹永強說道。

大禹電池安全技術可有效解決不同化學體系電芯發生熱失控之後的起火、爆炸問題。除能量密度可突破190Wh/kg的NCM811三元鋰電池,還包括未來隨著鎳含量提高電池能量密度更高的三元鋰電池。另外也包括三元鋰電池體系的NCA(鎳鈷鋁)電芯及無鈷電芯等,以及不同技術線路的磷酸鐵鋰電池。同時,大禹電池技術還可百搭不同PACK的應用技術,滿足未來CTC(Cell to Chassis)電池PACK與融合方式,進一步提升整體剛性。因此,大禹電池技術的全面應用可以最大程度保障動力電池市場的安全,對於行業和使用者都有著巨大意義。

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技術全開放

為給電池行業發展賦能,長城汽車選擇免費開放大禹電池的專利技術。


曹永強表示:“我們之所以選擇專利對外開放,第一是行業責任。因為大禹電池不是一塊電池,一塊電芯,一個模組化的,是系統性的整合技術,相容性非常強,可以提升整個電池行業的水平。另外,這個技術可以應用到行業內多個車型,不止是純電動的轎車或者是SUV,可以用到多個領域和車型,對整個行業電池的安全技術水平有提升和促進作用。”

筆者認為,大禹電池免費向全社會開放技術專利,主要是出於兩個方面,一個是考慮到能夠提升使用者的安全感知,同時也可以推動行業動力電池安全技術進入到一個新的階段。

另外,從行業共享的角度出發,大禹電池的技術是一個開放的技術,它能給行業提供一個全新的基礎理念,通過技術的開放,全國範圍內的專業人才均可使用,甚至會給大禹電池提出更好的設計方案和改善的建議,最終實現全行業的共同進步。

目前在電動化佈局方面,長城汽車將發揮垂直整合能力,全面推動全系列產品向電動化、智慧化、網聯化轉型。預計2023年,實現年產銷280萬輛,其中尤拉品牌實現新能源細分市場第一,全球銷量超過100萬。2025年,實現全球年銷量400萬輛,其中80%為新能源汽車,營業收入超6000億元,未來五年,累計研發投入達到1000億元,力爭2045年全面實現碳中和。

事實上,此次長城汽車將核心技術的公佈足以說明長城汽車立志成為全球負責任的汽車品牌,通過技術分享也將帶領中國汽車完成新的突破,不僅將行業電池安全發展提升到新高度,也能夠助力長城汽車實現全面電動化轉型。

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