大禹治愈“火”？长城汽车大禹电池技术安全性如何？

【技术分析】大禹治水传奇大家都知道。

相传古代三皇五帝时期，黄河泛滥。

鲧、于父子受于尧、舜二帝、任崇伯、夏伯之命，负责治水。

然而鲧只懂得筑坝拦水，九年后洪水依然没有消退的意思。

后来，子禹吸取了鲧治水失败的教训，采取了分流的方法来控制水源。

他与数千人一起疏浚了许多河流，让洪水从中流过，最终流入大海。

洪水终于退了。

面对洪水，大禹的做法与他的父亲完全不同。

他采取“变堵为疏”的理念，通过分流、泄洪来战胜洪水。

但谁能想到，今天，这种智慧的精髓竟然被运用到了备受关注的电池安全解决方案中。

随着全球各大汽车品牌开始“淘汰”传统内燃机汽车，新能源汽车正在成为主流。

目前市场上的大部分车型在购买成本、续航里程、充电时间和残值等方面都有相应的改进。

为了提高电动汽车与传统燃油汽车的竞争力，其搭载的电池能量密度正在向Wh/kg以上迈进，单次充电续驶里程超过公里！要实现这一目标，很大程度上取决于高镍电池的发展。

然而，随着镍含量的增加，正极材料的稳定性也会降低，导致电池因热失控而自燃的风险增加。

数据显示，2017年国内新能源汽车事故中，因电池问题引发的事故占事故大部分，热失控问题成为主要原因。

所谓热失控是由机械和电气诱因（电池碰撞挤压、针刺等）和电化学诱因（电池过充过放、快速充电、低温充电、自引发内部短路等）引起的。

）。

一般来说，电池在放电过程中产生的“副作用”就是发热。

如果散热条件不好，放热的“副作用”可能会导致更高的温度超标。

当电池达到℃时，会导致电解液燃烧，从而引发热失控。

当电池单体发生热失控时，相邻单体受到影响后也会发生热失控，因热失控蔓延而产生连锁效应，导致安全事故。

这就好比在茂密的森林中，如果一棵树被点燃，借助风等因素，就会逐渐蔓延，形成大规模的森林火灾。

虽然热失控模拟的原理很简单，但是如何解决热失控问题呢？这又回到了文章开头提到的“大禹治水”。

此前，一些汽车品牌采取了大禹之父Gun的做法，试图通过“堵”的方式来解决问题，比如通过正极掺杂改性、陶瓷涂层、特殊电解液等来实现隔热、阻燃等。

但最终的效果并不理想。

在长城汽车看来，堵不如疏。

就像大禹的治水理念一样，把水引到安全的地方比堵水有效得多。

于是，“王牌电池”安全技术应运而生。

“大禹电池” “大禹电池”并不是新电池。

它是提高电池安全性的重要技术。

它采用“控制+传导=连接”的核心技术原理，改变了传统的插拔观念。

主电池电芯控制技术将热失控后产生的气体和火流按照设计的通道安全排出电池组，从而解决热失控引起的火灾和爆炸问题。

简单来说，如果电池组中的某个电芯出现热失控问题，电池的热量会在短时间内通过设计的通道排出，避免电芯堆积、燃烧和爆炸。

电池组热失控如何“变堵为松”？长城汽车“王牌电池”技术对电池进行了创新设计，构建了4层、5维安全矩阵，采用了热源隔离、双向换向、热流分布、定向爆轰、高温绝缘、自动灭火、正压隔氧、智能冷却等涵盖热源抑制、隔离、冷却、放电等各个领域，确保电池不着火、不爆炸。

热源隔离：在电池单元之间建立“防火墙”。

当电池电芯出现热失控时，如果在爆发初期将其控制在一定范围内，可以说是非常有效的方法。

“大禹电池”的热源隔离技术分为两部分，即电芯隔离和模组保护。

其中，电芯隔板是指电芯之间采用新开发的双层复合材料，不仅能隔离热源，还能抵抗火焰冲击。

有效解决了传统气凝胶（一般指二氧化硅气凝胶，具有导热性）的问题。

其优点是成本低、重量轻，但材料密度低且不坚固），不耐冲击。

同时，结合不同化学体系的电池电芯不同的循环膨胀特性，设计了双层复合材料，不仅能有效解决电芯膨胀的空间需求，还能隔离热源。

附加模块保护是指电池模块之间采用高温绝缘复合材料。

这种材料比电池芯使用的复合材料更硬，可以防止火焰冲击和长期热传导。

值得注意的是，整个外包装在电池模组的保护盖上设计了一些小开口。

其作用是通过定向爆轰出口释放电池模组内的热失控能量，从而快速排出模组内部的高温空气和火流，避免模组内部热量扩散。

因此，综合来看，“王牌电池”热源隔断的设计就是将因热失控而引起燃烧爆炸的电池或整个电池组密封在预定的空间内，防止释放的火焰热流通过预定的管路被引导至爆炸排放口并被释放。

这就像在餐馆里吃烧烤一样。

每张桌子均设计有独立隔板和油烟管道。

无论烧烤油烟有多大，通过隔断的堵塞和排水以及油烟管道的吸收和排放，都不会影响其他顾客。

吃了一顿饭。

热失控热传导数据模拟云图——热传导定向爆轰双向换向：稀释高温高压气流的走廊“大禹电池”在整个电池模组周围预留了多种换向通道设计，可以传递热量失控产生的高温高压气体火流被引导出去，向温度和气压较低的地区蔓延。

这就像遭遇洪水的大坝泄水一样。

它按照预定轨迹分担压力并及时远离电池区域，从而减少对电池芯的损坏。

相邻模块的热冲击以避免重新点燃。

换向通道中的热流分布：热源分流背后的“战略家”。

事实上，如果你认为“王牌电池”的双向换流技术只是设计了几个导流通道，那你就大错特错了。

除了导流通道的设计外，还需要考虑燃烧、力学、爆燃时产生的压力等诸多方面。

因此，需要利用计算机技术建立电池组的热失控燃烧模型，同时占用电池组较小的空间。

实现气流和火流在各个结构通道内的均匀分布，从而杜绝热源汇聚一处而造成该区域高温的现象，避免再次引发其他电池热失控的可能性。

这也算是为整个电池组的安全设计提供了强有力的数据支持。

该图是各种电池模组热失控后得到的热源扩散数据，这也是电池安全数据的有力保障。

定向爆轰：让高温气体“减火”的核心技术。

当电芯发生热失控时，双向换向开始发挥作用，然后通过分流、分流、换向将火源迅速转移至灭火器。

该通道从电池组引出。

然而，排爆通道的宽度和阻力各不相同，而且内部又具有异型结构，因此如何将气体和火流均匀分布在这里是一个巨大的困难，而这也是“大禹”的核心技术。

电池”。

目前，已经克服了通道内火源压力和流量分布不均匀的难题，消除了热量集中，气体火流可以在通道内分层均匀流动。

据计算，定向爆轰技术可以在此过程中将超过10摄氏度的高温气体快速冷却到10摄氏度以内，然后快速驱散，使电池组排出的气体温度低于10摄氏度摄氏度，从而避免给周围的人带来风险。

与其他东西造成二次伤害。

热失控定向爆轰气流场模拟自动灭火：采用特定结构实现火焰快速抑制和冷却。

自动灭火功能是在定向爆轰出口处设置多层不对称蜂窝结构，实现火焰快速抑制和冷却，并通过多点优化、均匀分布、小型化设计，有效减小体积和重量，提高冷却效果影响。

我们生活中有一个小常识：同样的气体从嘴里出来，只是呼吸是热的，吹气是冷的。

这背后的原理是什么？其实这是因为呼吸时，嘴巴张开的面积较大，气体释放的速度也比较慢。

当呼出的气体碰到皮肤并返回时，基本上没有加速蒸发。

人们对呼出的热气感受较多，所以感觉呼出的气是热的。

但吹气时，气体的流速快，截面小，相当于紊流，会“吸引”周围的空气，导致气流整体温度迅速下降。

空气吹得越远，损失的热量就越多，所以如果你靠近嘴唇吹气，你会发现它们一开始也很热。

“大禹电池”基本遵循这个原理。

整个电池组的底部有两个黑色凸起结构，是整个“大禹电池”的定向爆炸排出口。

它采用多层不对称蜂窝结构，能快速冷却并熄灭引入的高温气体。

蜂窝孔火流强度模拟从模拟数据动态图可以看出，通过定向爆轰口喷出的高温气体在不到3秒的时间内被有效抑制，整体温度也降低到10摄氏度以下。

。

值得注意的是，这两个定向防爆门的位置设计在非常安全的区域，避免高温喷射对下车乘客和周围车辆人员造成二次伤害。

正压隔氧：采用特殊设计，从源头上杜绝火灾隐患。

“大禹电池”的这一功能设计主要采用了阻隔氧气（或外界空气）这一助燃物质的思路。

其电池PACK包的排气孔采用精致设计，保证包内压力始终高于包外，防止燃烧过程中产生氧气带入包内引起二次燃烧。

高温绝缘：??“王牌电池”细节中可以看到的防护措施是对电池组内部元件的高压连接处和高压安全区域进行高温绝缘保护设计，以便消除热失控时电池片的高温损伤。

连接铜线造成绝缘损坏，防止高压电弧损坏金属盒。

智能散热：争分夺秒抑制热扩散这项技术是业界比较常见的技术。

当电池管理系统识别到电芯触发热失控时，通过BMS和云端的双重监控，确保车辆的冷却系统快速开启，抑制热量扩散。

采用单个大冷板与箱体一体化设计，有效避免因高温导致管道泄漏、爆裂问题，并智能调节冷却系统的启闭时间、流量、流量等根据电芯和模组的热失控温度状态。

实现不同热失控条件下的高效冷却策略。

通过上述抑制热失控的措施，我们会发现整个“大禹电池”的系统架构确实非常精巧、周到。

那么长城汽车是如何实现如此详细的设计规划的呢？这就不得不提到我们之前提到的仿真模型技术。

简单来说，动力电池开发可分为完整封装设计、模组设计、电芯设计和材料设计。

它需要机械、电气、软件、仿真、材料、化学等专业领域的工程师合作，设计最终产品并交付整套产品。

因此，初期的人力资源和测试费用投入非常大，整个开发周期也非常长。

长城汽车在研发手段和方法上也取得了创新和突破。

“大禹电池”率先建立封装级热失控燃烧模型，实现空气流和火流的多维度拟合模拟，填补了行业空白。

空白的。

同时也颠覆了业界在热失控领域先开发后测试的传统开发方式，完全通过虚拟数字仿真实现燃烧模型的构建，无需真实封装。

热失控热传导数据模拟云图——热传导定向爆轰 那么，“大禹电池”的爆轰效果到底如何呢？维护电池安全底线，通过了同级最严格的高镍电芯测试。

在产品验证过程中，“大禹电池”科技依据测试标准GB1-《电动汽车用动力蓄电池安全要求》进行了业界最严格的高镍电池测试验证。

研发团队测试了中镍、高镍、无钴、铁锂等多种化学体系的电池，正在开展“王牌电池”技术的多元化应用，实现“电池化学体系全覆盖”、“任何位置的电池”，以及“单个或多个电池”引发热失控整个封装不会着火或爆炸。

在实验视频中，长城汽车选择了业内公认最具挑战性的三元NCM高镍电池电芯。

对于这种电芯来说，虽然针刺和加热同样剧烈，但加热会产生大量的高温热源。

这是对电池组更加严格的测试，因此长城汽车采用了加热触发方式。

同时，选择模块中间的电芯作为触发位置，并选择了最严格的两节电芯同时触发的测试方法。

验证过程中，电池组承受最高温度，电池组内气压达到3个峰值，电池组连续3次发生热失控。

电池组仍然没有着火或爆炸。

这样，电芯内部的热量就被迅速转移，彻底有效地保护了电池。

安全。

“王牌电池”安全技术可以有效解决不同化学体系中电池热失控后起火、爆炸的问题。

除了能量密度可以超过Wh/kg的NCM三元锂电池外，还包括未来随着镍含量的增加，能量密度会更高的三元锂电池。

此外，还包括三元锂电池体系的NCA（镍钴铝）电芯和无钴电芯，以及不同技术路线的磷酸铁锂电池。

同时，“王牌电池”技术还可以与不同的PACK应用技术配合，满足未来CTC（Cell to Chassis）电池PACK和融合方式，进一步提高整体刚性。

因此，“王牌电池”技术的综合应用可以最大程度地保证动力电池市场的安全，对于行业和用户来说都具有重要意义。

小编总结：目前，“王牌电池”计划于2020年全面应用于长城汽车新能源产品，同时面向下一代新型电动汽车平台。

基于电池PACK与整车的深度融合，动力电池的安全性将提升到新的水平。

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此外，“大禹电池”将向全行业免费开放其专利。

可以说，为了解决电池安全问题，各车企可谓是绞尽脑汁。

其中，广汽艾安、揽图汽车先后发布杂志电池和三免琥珀电池技术，防止电池爆炸和热失控问题。

长城汽车“王牌电池”的出现，再次将动力电池安全推向新高度。

“大禹电池”技术是一套从电芯、模组、系统到整车的安全技术。

安全是从设计之初就植根于设计的理念，“王牌电池”技术保证了动力电池的安全。

电池在正常生命周期内不会着火、不会爆炸，这在动力电池领域是绝无仅有的！我们期待“王牌电池”技术投入量产后的表现。