M16枪击不起火,埃安弹匣电池2.0有多能打?

电驹

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2023-03-31

3月30日,埃安举行了弹匣电池2.0枪击试验发布会,对外界展示了满电电池整包被射击而不起火的整个试验过程。

用子弹直接穿过电芯,这确实很少见。此次测试的电池是埃安弹匣2.0磷酸铁锂电池,同时,还给到了两个对照组,分别是普通的磷酸铁锂电芯,普通的磷酸铁锂电池组。在专业的技术人员指导下,M16突击步枪的子弹会击穿试验对象。

最终的结果是,磷酸铁锂电芯和磷酸铁锂电池组在枪击都出现了起火的现象。

而埃安弹匣2.0磷酸铁锂电池的结果是:

1、击穿电芯后确实短路了,但是只出现冒烟(持续6分36秒)相邻的电芯最高温度185度,未发生蔓延;

2、拆开电池系统外壳后,结构整体完整,仅有3个电芯结构爆裂性损坏;

3、静止24小时后,电压降至0V,温度恢复至环境温度,无起火无爆炸

相较于大众熟知的针刺试验,枪击试验升级了难度,所以很少有企业挑战这一场景。至此,弹匣电池技术2.0电池包顺利通过了子弹射击测试。据称,这是全球首次有电池整包能在子弹射击实验中实现不起火、无爆炸。

子弹击穿实验的意义在哪

子弹击穿电池的意义是安全,所以我们可以把难度系数理解为,冲击<针刺<子弹击穿。

1、自燃背后的热失控

相关数据显示,以过去发生事故的新能源车为例。其中,与电池相关的自燃事故大多与电芯热失控密切相关。那么什么是热失控呢?电池的热失控是指电池内部化学反应的产热速率远高于散热速率,大量热量在电池内部积累导致电池温度急速上升,最终引起电池起火或爆炸。

目前,导致热失控的诱因主要有两种,一是机械电气诱因(如:针刺、碰撞等事故导致),二是电化学诱因(如:过充、快充、自发性短路等),电池单体热失控之后传递给相邻单体,随后大面积蔓延,最终导致安全事故的发生。

而针刺试验可以同时模拟导致热失控的内短路和外短路两种过程,这就是电池企业为何爱做针刺实验的原因。

2、子弹击穿电池实验的难点

在聊子弹击穿实验前,我们聊聊基本的电池安全,我们知道电池包在底盘位置,严重的磕碰会使得内部的电芯出现短路甚至是电解液出现流动不畅或者出现泄漏造成电池的内部短路,从而引发燃烧事故。

所以,电池包被刺划破后很容易使正负极极片发生短路,短时间内会放出大量热量,使凝胶质及正极材料发生分解,放出气体引起爆炸。

当前国标动力电池安全试验的标准包含针刺、跌落、燃烧、冲击等,其中针刺是最高的电池车规级安全标准,它要求电池在被8mm钢针穿刺后5分钟不起火,此前行业只有不到百分之三的品牌的电池能通过,而2021年发布的弹匣电池是首个能达成三元锂整包不起火的电池技术。

子弹击穿实验的难度点在于,首先是速度问题,当子弹穿透电芯时,速度可达针刺的97.5万倍。第二是创口直径,由于子弹重力加速度的原因,其破坏力是针刺的7-8倍,可瞬间击穿多个电芯并造成热失控和爆裂性破坏。

3、子弹击穿实验的意义所在

埃安子弹击穿电池实验的意义在于提高了磷酸铁锂电池安全的行业标准。

给消费者的意义是抵消了部分疑虑,有很多消费者抵触电动车的原因,除了续航焦虑外,再者就是电池的安全问题,而弹匣电池技术2.0的出现,无疑可以抵消一些疑虑。‍‍‍‍‍‍

弹匣电池技术2.0给自己的意义在于提高了竞争力,当别家企业还处于跌落、冲击试验的时候,埃安已经可以做到子弹击穿试验,对比竞品有核心优势。‍‍‍‍‍‍‍‍‍

通过弹匣电池技术2.0的发布,企业相对于秀了一把研发肌肉,并贴上了研发能力强的标签。

弹匣电池运用了哪些技术

弹匣电池技术2.0这项电池技术目前具备业内领先的技术性能,通过对电芯、模组以及整包层级的设计优化,进一步提升电池安全系数。

相比上一代技术,这一代增加了超稳电极界面、阻热相变材料以及电芯灭火系统这三项创新性安全技术,进一步提升了电池的安全系数。这三项技术在中国市场主流电池系统中并不多见,这体现了埃安在电池技术上的自研和创新能力。

1、超稳电极界面

超稳电极界面技术在电极界面上采用了纳米陶瓷材料,形成了一个超级耐热层,这同时增加了电极界面的韧性。这种纳米陶瓷材料耐温超过2000度,绝缘性达到了13.49kw/mm,这是很惊人的参数。

除了电极界面外,弹匣电池2.0还在正极和负极采用了复合材料。复合正极集流体是由两片功能铝合金合成层夹着一片多功能复合材料组成,其目的是实现减重。而复合负极集流体是由两片功能铜合金合成层夹着一片多功能复合材料层组成。

那为何这样做呢?目的是为了保护前级电路的安全,当正负极复合集流体在电芯内部产生短路时会形成坍塌,从而消除短路现象。其原理很像电器的保险丝,通过熔断的关系保证前级电路的安全。

另外,常规的锂离子电池用的电解液都是有一定可燃性的,而埃安弹匣2.0电解液是阻燃电解液。这避免了电芯短路后后的燃烧甚至爆炸。

2、与中国航天联合开发的阻热相变材料

埃安弹匣2.0电芯和电芯之间,采用了和中国航天联合开发的阻热相变材料。

这种相变材料的相变潜热相对常规材料提升了10倍,能在温度维持不变的基础上通过气泡蒸发原理吸收大量的热量,配合网状纳米隔热材料,整体的隔热性能大幅度提升40%。

此外,埃安弹匣2.0还采用了双层冷却系统,而主流车企用的是底部水冷设计。双层冷却系统可以做到底部和顶部同时冷却,按照埃安的说法,传热路径短了50%,散热面积提升了100%,冷却效率提升了80%,上壳体温度降低了75%。

3、电芯灭火系统

需要说明的是,埃安弹匣2.0还有自己的灭火系统。这个系统利用低熔点合金构成了灭火腔,在电池包内部形成了灭火剂的储存,当电芯发生热失控,大量灭火剂就会开始工作。

灭火剂可以在吸热气化的同时,捕捉燃烧链式反应的自由基,形成惰性气体氛围,结合埃安的热失控气体排放处理技术,可以消除排气中的火星和99.5%的PM10颗粒物。这套技术就如同电池包里面的“微型消防队”,进一步提升了电池包的安全系数。

除了上述的被动电池安全技术,埃安还基于大数据和AI技术,开发出第六代云端电池管理系统。得益于超过60万台车辆、1300TB的全生命周期应用数据,第六代云端电池管理系统大幅提升了自放电异常、冷却异常、电连接异常、隐性绝缘故障等故障的识别能力,内短路AI识别能力已经达到200Ω级,远高于10Ω的风险线,可实现提前诊断,防患于未“燃”。

根据官方的数据,以上技术的应用,让弹匣电池技术2.0的综合热失控管理能力提升了5倍, 可有效控制多个电芯同时热失控带来的风险。

写在最后: 

根据埃安厂家公布的信息,首款搭载弹匣电池技术2.0的车型将会是埃安旗下的昊铂系列车型。至此,埃安的星灵架构+夸克电驱+弹匣电池,这些技术的赋能让这家企业被外界所期待。

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