如果说什么代表汽车业的未来?很多人都会选择新能源汽车。十年前,谁也没有想到新能源汽车能够真正的进入到“寻常百姓家”。据有关预计,我国电动汽车产量和保有量在2030年将分别达到1500万辆和8000万辆,可以预见,未来5-10年新能源汽车将迎来井喷式的发展,前景空间广阔。

因此,新能源汽车也成为了汽车厂商争夺的关键所在。然而,作为新能源汽车关键技术核心,动力电池在产业转型升级的过程中面临着不小的安全性质疑与技术提升困境。

作为国内率先进行动力电池系统性研究的企业,长城汽车坚信从根本上解决消费者的安全焦虑。针对电池安全问题,长城汽车从电芯、模组、电池系统、整车四个层级,从电芯测试、系统匹配、安全设计、虚拟仿真、测试验证等多个维度,进行矩阵式设计来实现电池安全防护。在此理念的引导下,经过近两年潜心研究,取得了重大突破,成功研发出“大禹电池”。

“大禹”的到来,意味着长城汽车在布局数十项核心技术专利,覆盖热源抑制、隔离、冷却、排出等多个领域之后,实现在电池正常生命周期内永不起火、永不爆炸。

严苛验证 只为安全二字

为验证大禹电池技术的安全性,长城汽车进行了同级别最严格NCM811电池热失控测试,严格执行GB 38031-2020《电动汽车用动力蓄电池安全要求》的相关标准和要求,在大容量高镍电芯、电池包内任意位置触发多个电芯,模拟热失控中危险极限场景。大禹电池技术开创性构建了整包级热失控燃烧模型,实现气流和火流多维度拟合仿真,填补业界空白。

同时本次验证,还颠覆了热失控领域先开发再测试的传统方式,从源头就避免了开发过程中的安全弊端和隐患,从根本上保障了电池安全。而全数字化热失控虚拟仿真,有效掌控电池安全设计结果,全面且高效促进电池安全性地提升。在大禹电池技术创新设计下,电芯内部热量被迅速导流,完全有效地保障了电池安全。

据介绍,大禹电池安全技术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。除能量密度可突破190Wh/kg的NCM811三元锂电池,还包括未来随着镍含量提高电池能量密度更高的三元锂电池。另外也包括三元锂电池体系的NCA(镍钴铝)电芯及无钴电芯等,以及不同技术线路的磷酸铁锂电池。同时,大禹电池技术还可百搭不同PACK的应用技术,满足未来CTC(Cell to Chassis)电池PACK与融合方式,进一步提升整体刚性。

因此,大禹电池技术的全面应用可以最大程度保障动力电池市场的安全,对于行业和用户都有着巨大意义。

8大核心技术,全方位护航安全

事实上,本次长城汽车打造的大禹电池不同于以往的电池技术,它并不是以封堵为主,而是以疏导,将热失控的热源通过安全和精准的计算,快速疏导出电池包外,是一个“控”、“导”、“疏”的过程。“控”是把热源通过材料在模组和电芯层级安全有效控制。“导”通过双向放流和定向排爆精准化设计,让它安全地沿着安全通道流动;“疏”在流动过程中会就近快速疏导到通道之中,在高压之下快速排出包外,排出之后通过材料抑制减少长时间传导。

据长城汽车动力电池设计总监曹永强介绍,大禹电池有八项核心技术。“这是我们完全创新的设计理念”,包括热源隔断、双向换流、定向排爆、高压阻氧、智能冷却、自动灭火、高温绝缘、热流分配8部分。

他表示,八项设计理念第一就是热源隔断。热源隔断实现电芯和模组双重热源隔断防护,电芯之间相互防护,模组之间也是防护。为什么可以做到单个和多个电芯,单个可以做到,多个模组之间也是可以做到;高压阻氧指的是整个定向排爆过程中是正压的过程,防止外部的氧气进入电池包,因为在整个里面充斥着大量的还未燃烧的燃烧因子,这个燃烧因子温度和可燃烧性比较高,一旦在氧气接触以后瞬间产生类似于粉尘性的爆燃;自动灭火则是灭火盒自动灭火,在整个定向排爆流动过程中和箱体里面产生“器壁效应”,燃烧因子火焰因子快速和器壁快速产生碰撞烟灭的过程,整个通道排爆出口已经没有任何燃烧的因子。

此外,长城汽车还精准化地掌握电池包热失控的全过程,每一个电池包内部热失控的位置、细节和时间的关系都能有效掌握,构建了整个热失控的燃烧模型,通过这个模型精准掌握每一个点,每一个电芯位置热失控前后整个温度。

“长城汽车坚持的是创新性研发理念,以用户为中心,让创新的技术更多为用户服务。”曹永强表示,大禹电池的技术和理念是目前行业里没有的,是完全由长城汽车自主研发,而且经过测试和实践出来的,是完全自主研发独有系统性的安全技术方案。

立足全行业 打造开放技术平台

本次发布的大禹电池技术,布局数十项完全自主研发的核心专利技术,突破电池本征、PACK设计、BMS 3大维度39个热失控故障节点,全面保障电池安全。

但更为值得注意的是,作为一家立足全行业的车企,长城汽车将社会责任放在首位,通过公布大禹电池的专利让更多的电池和企业参考借用,提升整个电动车安全的水平。

曹永强解释道,我们之所以选择专利对外开放,第一是行业责任。大禹电池不仅仅是一块电池,一块电芯,一个模块,更是系统性的集成技术,兼容性非常强,可以提升整个行业电池行业的水平。未来,这个技术可以应用到行业内多个车型,不止是纯电动的轿车或者是SUV,可以用到多个领域和车型,对整个行业电池的安全技术水平有提升和促进作用。

更重要的是,长城汽车的社会责任意识。在长城汽车看来,技术的分享是让全行业快速提升的关键,更是能够为更多用户带来安全的信心。“这也是长城汽车不光是追求目标和利润,更考虑承担社会责任的目标所在。”

作为立足于全球的汽车制造商,在为了实现碳中和、碳达峰的全球性碳排放目标下,长城汽车纯电、混动、氢能多条路线并举,持续进行饱和式精准研发投入。在国内,长城汽车已经建立以保定为总部,含北京、上海、广州、成都等国城市在内的9大研发基地,全面覆盖整车、核心零部件、新能源及智能领域研发。并在美国、日本、德国、加拿大等7个国家9个城市建立起研发中心,形成以中国总部为核心,涵盖欧洲、亚洲、北美的全球化研发布局。2023年,全球研发人员将达到3万人。

作为下一代全新动力电池技术,大禹电池技术计划于2022年全面应用,其中首搭项目为沙龙品牌第一款车型,将动力电池安全提升到行业全新高度。

长城汽车表示,大禹电池技术是长城汽车在能源革命、全面电动化技术变革中取得的重要突破之一,而通过推动电池安全技术进步,促进动力电池行业快速发展,为30/60双碳目标和人类的可持续发展做出贡献则是长城汽车作为一家负责人车企,更为高远的目标。