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6月29日,长城汽车在其科技节期间正式发布了“大禹电池”,可有效解决不同化学体系电芯发生热失控之后的起火、爆炸问题。值得一提的是,长城汽车大禹电池将为全行业免费开放专利。
据长城汽车官方介绍,这款电池采用三元811大容量高镍电芯,通过数十项核心技术专利,8大全新设计理念,实现热失控情况下实现不起火、不爆炸。采用多梯次换流系统、快速极冷抑制系统、多级定向排爆系统、灭火盒系统来从Pack层级保障电池安全。在测试实验中,采用了中心电芯的双电芯加热至热失控,实验中最高温度超过1000摄氏度,但全程仍无起火爆炸,并且排出的烟气温度也控制在100度左右。
八项理念:专门针对热失控
为啥长城要选择一位上古时代的传说人物作为新技术的名字呢?在乍一听到“大禹电池”这个叫法之前,可能每个人都要这么琢磨一番——毕竟,相比同样以“不起火、不爆炸”为卖点的刀片电池和弹匣电池,长城这边有点打哑谜。
先不纠结名字,我们来看看它都融入了哪些设计理念。长城汽车介绍,除了传统思路中的热源抑制、隔离和冷却,还考虑了热失控万一发生时的排热问题,整个大禹电池的数十项核心专利基本都与这四项有关。
而在具体的设计思路上,大禹电池则用上了这些理念:热源隔断、双向换流、热流分配、定向排爆、高温绝缘、自动灭火、正压阻氧,以及平时的智能冷却。从它们彼此的数量和比例就能看出长城对排热的重视程度。
看到这里,相信你也已经找到前面问题的答案了:在长城看来,电池包大量电芯中个别单体发生热失控不可避免(或者说这只是早晚问题),在基础的隔热和冷却工作做好之后,不如多花点功夫聚焦“不可避免”之后可以避免的细节,比如限制热量扩散、避免二次引燃等等,尽量不让少量电芯的热失控发展成失火甚至爆炸事故。所谓“堵不如疏”,大禹当年治水也是这么想的。
排热设计:安排个明明白白
既然“堵不如疏”,那咱们就干脆看看这位大禹的疏导工作是怎么做的。正如防洪需要结合水文测量、天气预报等信息从源头抓起一样,电池包的排热也需要从局部温度异常的最开始,就从思想上保持警惕:
双向换流:一般来说热失控的电芯会首先出现高热,当温度超过一定程度才自燃。而在高温出现时,双向换流设计能够实现将这些热量安全分摊到整个电池包——换言之,单个电芯热失控产生的热量也许会引燃临近正常的电芯,但这些热量显然远远不够让整个电池包发生同样的危险。
热流分配+定向排爆:分摊热量归分摊,但电池包设计毕竟事关安全,多一些冗余设计总是有好处的。假如热失控的源头真的自燃并爆炸,就需要通过泄压并排热来进一步减小损失了。长城介绍,大禹电池在设计时对热失控时的热流、温度、压强等因素做了充分考虑,足以使气火流快速引导并安全排除,同时电池内对高压区域的绝缘措施也将启动,以防万一的起弧风险。
自动灭火,正压阻氧:考虑到体积限制,大禹电池的灭火设计主要采取阻绝助燃物——氧气(或者说外界空气)的思路,通过对定向排爆出口的通道加以特殊设计,保持电池包内部压力始终高于外界大气,从而阻止氧气进入扩大火势。
当然,在上述设计发挥作用的过程中,BMS也会通过温度监控察觉并及时提高热失控局部的冷却效率,配合电池包内部电芯间的隔断设计,有效减小热失控扩散的风险。
免费开放为哪般?
除了技术本身,大禹电池还有一个惹人注目的亮点:长城将把它作为一项开放性系列技术,向全社会免费开放。花这么大力气研发出的技术直接公之于众,对于长城而言值吗?
谈到这个问题,我们不妨看看之前宣布共享THS混动技术的丰田。丰田在共享THS混动技术之初,恰逢国内政策开始打算抬混动一把,而不少自主企业尚无成熟混动技术体系的时间点,这时令其对自家技术产生一定依赖,从长远看显然有利于未来推销更多技术。同理,长城如今做出类似举措,是否有意争夺产业话语权暂且不论,至少这份自信是有了。
别忘了,就在前一天的战略规划里,长城可是明明白白指出计划在2025年实现营业收入上探6000亿大关的。现在先把关系处好,以后再有新技术也好商量生意嘛。
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