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澳洲幸运5开奖网(www.a55555.net):助力汽车电池安全再上一层楼,魔方电池这回要“躺赢”?

时间:2周前   阅读:7

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近年来,电动车销量节节攀高,但是安全却一直还是困扰行业发展的问题。因此,各大汽车厂家在拼命提升电池续航能力的同时,也在专研电池安全“黑科技”。比如说,近期在纯电豪华MPV市场话题热度正盛的荣威iMAX8 EV,就创新搭载了魔方电池,助力汽车行业电池安全再上一层楼!


一、什么是魔方电池?


根据上汽集团副总工程师、捷能公司总经理朱军的介绍,之所以称之为“魔方电池”,是因为这套电池系统就像“魔方”一样,可以根据不同车型的车身尺寸、内部空间,以及不同的电芯化学配方,进行更自由的排列组合。具体来看:


1、电池高度:


魔方电池采用标准电池包,长宽统一,分别为1300mm、1690mm;高度有三种,分别为110mm、125mm和137mm。


可以看到,魔方最薄的电池仅为110mm,要远低于此前行业的130mm标准。


不同厚度的好处是:在保持统一的投影面积下,能够根据车型的定位,容纳不同的电芯,做成容量不同的电池包。


比如主打长续航的车型,可以用137mm厚度,而主打运动的小型车,可以用110mm,底盘“更薄”,从而带来更优秀的空间表现。


2、电池化学体系:


魔方电池的电芯可以兼容不同化学体系,包括低能量密度的磷酸铁锂、钠离子、M3P等,中能量密度的三元电池5系、6系和高镍三元等,以及高能量密度的硅碳负极、半固态等都在应用范围之内。


3、电池容量


电池包电量也可以覆盖44-155kWh范围,从A0级小车到D级大车都可以应用,非常灵活。


要知道,上汽集团非常庞大,以后需要兼顾的电动产品会非常多。因此,这种可以在电池高度、化学成分、电池容量等灵活自由排列的电池组,能够进一步满足不同的产品需求。

那么,魔方电池又是如何做到可以自由排列组合呢?答案就是“躺”!


二、能够“躺平”的电池


目前,在市面上大多数品牌的电池都采用了铝壳方形电芯,而它们大部分都采用传统的立式布局,但魔方电池相比它们而言,则采用了全新的躺式布局。简单来说,就是将电芯横着平铺在电池包里。


这种躺式布局的好处就是可以带来更好的集成化优势,这也是魔方能够自由排列组合的一个重要原因。


对此,朱军表示:" 其实就像一副扑克牌,原来电池包的电芯是竖着放,现在是把电芯躺下来,占用的空间及接触面就很小。


具体到产品优势方面,躺式布局主要有三大亮点,超高集成度、超长寿命和“零热失控”安全防护。


1、超高集成度


从视频可以看到,竖放电芯,只有绿色那一块区域是放置电化学的储能材料。但是,电芯躺平后,绝大部分空间都可以用来容纳有效的电化学材料。


这样设计的好处是带来更高的空间利用率,并且结合更大能量密度的电芯,实现更高的能量与重量比。


从表格中可以看到,在不同化学体系电芯对比中可以看到,在50度电的PK中,上汽魔方电池51kWh,三元锂电芯,体积是250L;T品牌55kWh,LFP电芯,体积是341.9L。


而在同体系化学电芯对比,在80度电的PK中,上汽魔方电池77kWh,三元锂电芯,体积是250L;T品牌75kWh,三元锂电芯,体积是341.9L。


综上来看,无论是相同化学体系的电芯对比,还是不同化学体系电芯对比,上汽魔方电池的体积效率转换率都更为出色。


而在重量效率转化率的对比中可以看到,在80度电的PK中,都是三元锂体系,上汽魔方电池77kWh,重量435kg;T品牌75kWh,重量469.5kg;X品牌80.9kWh,重量503kg。


从对比中不难发现,上汽魔方电池在各个容量电池包的重量效率转换率都更为出色。


2、超长寿命


以往立式电芯设计在电芯周围使用了很多强固定,这种强束缚会加速电池老化。主要原因是当电池在充放电的过程中会膨胀收缩,并且随着使用时间的增加,电芯老化的过程中,电芯也会不断膨胀。


这种强束缚会让电芯在充放电过程中内应力不断增加,对电芯寿命影响很大,严重的情况会导致电芯挤压破裂。


那么,魔方电池是如何解决这一问题呢?

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上汽工程师表示,魔方电池采用柔性约束的方式,结构主要是通过上下两层薄壁的柔性压板,配合柔性的结构胶来共同对电芯完成这一约束。


这样的做法,相当于为电芯穿上了一件“高弹紧身衣”。我们可以将其理解成为绿巨人的短裤,不管绿巨人变得多大,它的短裤都不会被撑破。


上汽工程师表示,一块64度电魔方电池,其寿命是12年100万公里,循环寿命衰减不超过20%。而如果采用传统立式电芯,要实现同样衰减,其寿命只能做到50多万公里,基本是一半。


讲起来很简单,但实际操作却并不容易。据朱军表示,此前,宁德时代也曾设想过躺式电芯布局,但由于结构与冷却等方面的问题太多,还停留在概念层面。


为此,上汽花了两年多时间,一一解决了躺式电芯布局在设计与制造环节的种种难题。上汽工程师表示,其中最难的地方是如何让结构胶更好的贴合电芯的体积变化?


第一,结构胶受力工况尤为严苛。这是因为结构胶在电芯的不同位置,受力工况完全不同。所以,还需要根据不同的位置和部分,进行不同的设计。


第二,匹配电芯生命周期的变化。在电芯生命后期阶段,电芯的体积会增大,因此这就需要结构胶还要适应电芯的体积变化。简单点来说,之前这套“紧身衣”能够适应100斤的身材,现在到了120斤了,仍然合适,不会破损。


第三,则是高分子材料老化评估。这个很好理解,就是结构胶本身的耐久性问题。


为了解决以上问题,上汽工程师表示,选择和化学行业的龙头公司陶氏化学联合开发了给躺式电芯专用的结构胶。据了解,在整个过程中,共开发测试超过1000款结构胶配方,进行了超过2万小时可靠性验证,最终才确定结构胶配方。

3、更加安全,双针刺不起火


众所周知,热失控也是影响电池安全的一大因素。


所谓的热失控,指的是单体蓄电池放热连锁反应引起电池自温升速率急剧变化的过热、起火、爆炸现象。


引发热失控的因素很多,总的来说分为两类,内部因素和外部因素。


内部因素主要是:电池生产缺陷导致内短路:电池使用不当,导致内部产生锂枝晶引发正负极短路。


外部因素主要是:挤压和针刺等外部因素导致锂离子电池发生短路;电池外部短路造成电池内部热量累积过快;外部温度过高导致SEI膜和正极材料等发生分解等等。


不管怎么说,一旦引发热失控,就会对车内乘客带来一定安全问题。这是因为立式电芯喷发口向上,同时一般的电池上盖的强度并不大。因此,高温高压的危险废气很有可能会直接冲击到电池的上盖板。虽然这个部分是有加强以及泄压通道设置的,但确实离我们的脚很近。


但是,魔方电池就很好的解决了这一问题。根据上汽工程师的介绍,它使用了预、导、卧、隔、疏5大技术保驾护航,将热失控危机扼杀。


1、预:7*24h远程监控体系,自学习功能使热失控可提前监测,防患于未然;


2、导:提前散热系统,远程监测到热失控,酝酿期即开启最大功率散热;


3、卧:这点是重中之重!


独有躺式排布电芯设计的一大好处就是,电芯的喷发口不再向上,而是侧向喷发到底部托盘结构上。并且,躺式排布电芯设计能够降低电芯之间有效接触面积,减小热传递通道。


4、隔:根据上汽工程师的介绍躺平电芯各个电芯两侧有绝热材料,背靠立式的冷却结构,而在电芯之间,除了冷却板之外还有结构板,加上电芯两侧的绝热材料,总共有三种冷却结构,从而实现电芯之间更好的热失控管理。


5、疏:自动泄压防爆阀,主动泄压,释放电池包内压力,使过热气体降温,防止气体喷射。


除了热管理系统优秀外,根据上汽工程师透露,魔方电池成功挑战双针刺实验,在钢针刺入电池包触发热失控后,被刺的电池包出现冒烟现象,但没有起火、爆炸,也没有出现热蔓延现象。


不过,目前上汽并没有公布针刺实验的详细细节,被针刺的电池是磷酸铁锂还是三元锂电池也并不清楚。希望上汽方面未来能做一些现场针刺的直播活动,既能展示自家电池技术的安全性,同时也能让更多人信服。


写在最后


之前的 MG MULAN 上,魔方电池应用的是厚度在 110 mm 的电池包,用的是 51 和 64 kWh 的「低」度电池包。而在荣威 iMAX8 EV 上得到应用的是 125 mm 厚度的 108 串 90 kWh 「中」度魔方电池包。作为一款纯电的 MPV,荣威 iMAX8 EV 的车厢内净高还能达到 1,020 mm,大部分原因就是这个厚度较薄的魔方电池。


而这就是魔方电池的一个优势展示,用上汽工程师的说法,这种根据不同车型需求而去匹配不同化学配方、不同能量密度、不同厚度的方式,就是魔方电池的「梯度利用」。我们延伸到上汽正在布局的换电上,这种梯度利用还会涵盖多种场景下的用车习惯以及更好的车辆残值表现。


魔方电池躺式电芯这种非传统的电芯布局,带了很多优势和变革。这种突破与 CTC、CTP 技术一道增强了电池包的可用容量,同时延展出了其它优势,是很不错的技能点亮。


来源:42号车库,良乔聊车,电驹

注:文章内的所有配图皆为网络转载图片,侵权即删!

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