汽车大观丨解码比克电池“黑科技”

2018-11-13| 来源:汽车大观


       近年来,新能源汽车市场销量节节攀升,但喜人成绩背后,新能源汽车依然存在不少痛点:续航缩水、低温掉电、电池安全……


       江淮汽车的iEV7S车型却是个例外。参数表明,江淮iEV7S最高续航可达350km, NEDC工况续航不低于280km。在2017中国量产车性能大赛(CCPC)中,它还战胜戈壁高温考验、高性能竞技、高寒考验,连续三站问鼎“纯电动小型SUV组冠军”。

 

       在近期举办的黑科技解密活动中,江淮公布了iEV7S的诸多“黑科技”。这其中,尤其值得注意的是新能源汽车“心脏”——动力电池,江淮iEV7S搭载的是比克18650-2.75Ah电芯产品,这是中国首个高镍体系的18650圆柱电芯。


       比克电池副总裁李丹表示,作为国内领先的锂电厂商,比克电池始终关注产品的创新升级,不断追求安全、能量密度等电芯核心性能的持续提升。比克电池也是国内唯一一家掌握圆柱电芯定向爆破技术、成功解决热失控安全问题的企业,依靠自主研发的黑科技,解决了新能源汽车常见的痛点。

“比克之前是在创业,现在在做创新。”李丹说道。

 

突破能量密度瓶颈

       新能源汽车想要具备长续航里程,离不开动力电池的高能量密度,这是目前化解续航焦虑最有效直接的方法。


       近年来,国内相关政策也在保障安全的前提下,引导动力电池能量密度的提升。《中国汽车产业中长期发展规划》提及,到2020年动力电池单体比能量达到300Wh/kg以上。


       不过目前,新能源汽车搭载的多为三元锂电池,国内电池企业生产多以523材料为主,其单体能量密度在160~200Wh/kg;部分企业能量产622材料,单体能量密度可达230Wh/kg,这些产品都很难在2020年达到单体能量密度300Wh/kg的国家规划要求。


       比克电池突破了这一瓶颈。通过对正极和负极材料的改进,并改善电解液、耐高温高强度隔膜、补锂工艺、电池安全性控制结构等技术,比克811材料的18650-2.75Ah电芯产品能量密度高达240Wh/Kg。


       比克电池相关人士介绍,早在2012年,比克电池就开始着手对高镍811工艺进行研究,并于2016年实现量产,它也是国内唯一一家能量产高镍811材料体系三元电池的企业。


       江淮iEV7S能具备长续驶里程优势,就归功于它搭载的是比克18650-2.75Ah电芯,同样应用此款电芯驱动的零跑LP-S01也表现不俗,其整包电量36kWh,最大续航里程为360km,NEDC工况下为250km。

经过技术的不断升级,比克电池最新动力电池产品——18650-3.0Ah,电芯能量密度可达250Wh/kg,这是国内能量密度最高的圆柱形动力电芯,可支持电动乘用车500公里超长续航里程。郑州比克品质中心副总经理曹汉澈对《财经国家周刊》记者表示,这款电芯的单体能量密度已经具备和韩国三星、日本松下动力电池相近的水准。


       “如果从市中心到远郊通勤,以70公里计算,比克3.0电芯一周只需充电一次;如果按照上班每日往返35公里计算,比克3.0电芯每月仅需充电两次。” 比克电池副总裁王潘介绍道。


经受住温度的考验

       除了能量密度,电池温度,也是影响续航里程的主要因素。


       研究表明,当温度跌落至−10℃时,电池放电能力会相应降低,车辆的续航里程将缩减40%。而在高温环境下,输出功率则会降低,电池的续航能力同样受到很大影响。只有电池在20~35℃的温度下,高速行驶状态、快速充电时间、续航里程才会得到很好的保障。


       所以对高比能电池包进行温度控制,成为保证整车性能必不可少的环节。


       目前行业内主要有三种控制电池温度的技术手段:风冷、液冷、直冷。在业内专家看来,液冷是性价比最出众,并且技术相对成熟的方法,特斯拉、宝马i3等高端车型上采用的都是液冷技术。


       比克电池自主创新研发了一套电池液冷系统。李丹介绍,比克的液冷系统,第一是可以降温,电芯发生热失控而温度升高时,可以通过液冷技术降低温度,有效提高安全性;其次是在严寒环境中,液冷系统会为电池包加温,使电池在合理的温度区域内工作,提高电池寿命。


       除此之外,比克电池在原材料方面也独立开放正极保护添加剂,率先引入负极陶瓷涂层和陶瓷隔膜,提升电芯的热安全性、高温循环性能并减少热量,以此保证电池在不同温度下的稳定性能。


       江淮iEV7S就是基于比克的液冷系统,打造了整车智能温控技术,很大程度消除了纯电动汽车受制于温度、气候、地域的影响,同时也提高了电池系统循环寿命以及整车的续航里程。


       比克电池方面介绍道,为适应不同环境温度下的行驶条件,比克电池跟随整车经受了超强的环境考验。经过不断的测试,比克电池在零下20℃的放电率可达85%,领先行业平均水平。


严格的安全保护机制

       保证电池温度,从一定意义来看就是保证电动车的安全。


       对于锂离子电池来说,热失控是最严重的安全事故,它会引起锂离子电池起火甚至爆炸,直接威胁用户的安全。今年以来,国内外发生数起电动车起火事故,再度引起各方对动力电池安全性的质疑,如何防控动力电池风险,成为业界讨论的重要问题。


       “电池安全的核心在电池管理系统。”比克电池副总裁李凤梅表示,比克电池始终强调安全一致性,并采用严格的生产管理制度及多重解决方案,保护电池的“芯”安全。比克电池技术研究院院长骆兆军也介绍道,为充分保证电芯的安全,比克经历了上千次不同爆破实验。搭载比克18650-2.75Ah电芯的江淮iEV7S,为国内首款通过整包热失控测试的车型。


       针对产品制造的不同流程,比克制定了相应的安全保障方案:在单体电芯生产上,从电芯设计、材料筛选到生产环节,都实施高智能化管理,确保电芯生产的一致性。同时,比克采用特殊的泄压阀设计,确保电池在极端过热及滥用情况下,有效及时地进行热释放。


       “通过优化化学体系和结构件,比克电池实现电芯能量从壳体顶部和底部泄压,而不会通过壳身开裂释放,同时确保单颗电芯起火爆炸不会引发整包连锁失效,成功实现fail-safe技术。” 比克电池研究院副院长李艳斌说道。


       目前,比克21700系列的4.8Ah产品已批量交付,是全球21700最高容量产品。比克将通过不断的创新研发结合智能制造,引领中国锂电进入高能芯时代,追求技术、材料、生产工艺等方面的不断提升。



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