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江淮汽车秦李伟:4680更符合“车规级电池”要求

   日期:2021-04-16     浏览:883    
核心提示:日前,“第二届新能源汽车及动力电池(CIBF2021深圳)国际交流会”在深圳举行,在“全周期打造‘更安全’的软包电池”专场论坛上,江淮汽车新能源汽车研究院电池系统部技术副总监秦李伟发表了题为“蜂窝电池:热失控被动安全解决方案”的主题演讲。

江淮汽车秦李伟:4680更符合“车规级电池”要求

图为江淮汽车新能源汽车研究院电池系统部技术副总监秦李伟发表主题演讲


日前,“第二届新能源汽车及动力电池(CIBF2021深圳)国际交流会”在深圳举行,在“全周期打造‘更安全’的软包电池”专场论坛上,江淮汽车新能源汽车研究院电池系统部技术副总监秦李伟发表了题为“蜂窝电池:热失控被动安全解决方案”的主题演讲。

 

据秦李伟介绍,目前江淮汽车动力电池主要以圆柱电池为主,主要围绕圆柱电池在安全、性能等方面进行系统设计和开发。

 

秦李伟表示,近10年来,我国新能源电动汽车产业规模快速增长,长里程高性能电动汽车越来越多。电池类型普遍采用的是高能量密度的大容量三元电池。值得注意的是,动力电池能量密度大幅提升,带来的电池热失控安全风险陡增。秦李伟引用数据显示,行业内新能源电动汽车失火事件呈现历年增长趋势,据不完全统计,从2020年至今市场上已发生几百起电动汽车失火事故。

 

据秦李伟介绍,从失火电动汽车电池形状来看,主要是采用高能量密度的方形和软包电池,“因生产一致性(欠佳)等因素必然存在某些电芯会(存在一定的)爆炸概率,且爆炸能量巨大。”

 

秦李伟同时指出,磷酸铁锂电池相比三元电池天生安全,但因机械滥用、高压防护失效或电池包密封失效等导致的安全隐患未被引起足够重视。

 

从整车安全角度,秦李伟建议,动力电池安全难题需要以车规级为标准系统解决,具体而言主要有两个方面:1、主动安全方面,不过他指出目前如何做到杜绝电芯起火爆炸,在全球范围内暂时还无法实现;2、被动安全方面,“机械-电控-热管理”相耦合的系统解决,允许单个电芯爆炸,电池包不会发生热失控,整车不失火。

 

据了解,过去10多年,江淮汽车一直选择并坚持高能量密度小容量圆柱电池技术路线。其中,2010-2014年是机理探索阶段,2015-2017年是迭代开发阶段,2018-2019年是技术固化阶段,基于圆柱21700三元电池,开发应用灌封胶,2020年突破能量密度达240Wh/kg的三元热失控安全,实现蜂窝电池技术固化。

 

秦李伟介绍称,为实现车规级安全标准,江淮汽车研发设计了蜂窝电池五层次技术方案:


第一层,电芯定向爆炸。江淮汽车联合电芯供应商,优化设计电芯壳体厚度、正极盖帽小孔板和密封圈结构、负极刻痕结构与爆炸阀值,隔膜增加陶瓷涂覆,确保电芯定向爆炸,杜绝侧面爆炸和壳体局部熔洞。


第二层,模组内电隔离与热隔绝。模组结构呈蜂窝状,单元化管理电芯,类似新冠病毒隔离措施,单个电芯爆炸后能量释放受控,模组无外短路、不爆炸、不起火。


第三层,简易电池包相邻模组间安全隔离。模组间防护和电池包排气路径设计结合。


第四层,电池包机械结构可靠。江淮汽车发明了一种轻质高强阻燃塑料上壳体,以塑代钢。开发了高强度电池下壳体确保整车碰撞时电池包主体结构不变形。电池包防撞梁、防护板及底板抗石击涂层,避免电池包因底部穿刺造成模组结构失效。


第五层,整车,“机-电-热”耦合,电控系统实时检测电池包安全状态,电芯一旦爆炸,立即开启智能温控中心,迅速降低电池包温度,同时向远程监控系统上报电池故障。

 

此外,江淮汽车根据电池特性行为规律,阶段性划分电池的热失控孕育过程,创新提出电池热失控四阶段特征温度点:自生热的起始温度T1、热失控的触发温度T2、热失控的最高温度T3及平衡温度T4。

 

在故障诊断提示方面,据秦李伟介绍,江淮汽车还开发了实时监控电池安全的故障诊断技术,不管整车是在运行、充电或静置状态,只要有一颗电芯发生爆炸,车辆就会启动热管理系统,提醒客户进行维修,以避免进一步的隐患发生。

 

据悉,江淮汽车蜂窝电池热失控被动安全解决方案已经得到了充分的验证,“开展电芯、模组、简易电池包、电池包及整车五类、近万次爆炸试验,实现一颗电芯爆炸,电池包不起火。”据秦李伟介绍,截至2021年2月,江淮汽车2万辆车近四年使用,累计监控识别7例电芯爆炸故障车辆,均未起火,进一步证明了蜂窝电池的可靠性。

 

秦李伟表示,高安全是江淮汽车开展高性能长里程电动车产业化开发的前提。蜂窝电池技术从汽车高安全性、高可靠性、维修性、测试性、保障性、环境适应性、耐久性和低成本等八个维度,创新实践了可规模产业化的车规级安全动力电池,让高性能长续航电动车产业化成为可能。

 

在整车动力电池体系和系统迭代开发上,据秦李伟透露,江淮汽车将坚持圆柱电池技术路线,迭代开发车规级4680电池。秦李伟分析指出,高镍圆柱21700电池及刀片电池功率性能差,高镍方形软包电池安全性存在风险,磷酸铁锂电池能量密度低,而全极耳高镍圆柱4680电池可以兼顾能量密度、安全性及功率性能,符合车规级动力电池的要求。

 

同时,秦李伟还透露,目前江淮汽车正在进行基于46系列的全新平台规划。未来将开发4680/46105系列电芯,并实现整包CTP。从而实现A0新平台200-600km车型全覆盖,A级车新平台400-800km全覆盖。同时,在300-400km及以下车型可采用磷酸铁锂电芯,400km以上车型采用三元4680电芯,“我们也对比蜂窝电池、刀片电池和CTP的电池系统,基于不规则电池包空间使用LFP电芯,蜂窝电池技术通用性、热管理性能等优势突出;使用三元电芯,蜂窝电池技术安全、通用性、成组效率、热管理性能等优势突出。这些就是江淮蜂窝电池的总体设计理念。”

 
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