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隨著電池技術(shù)的不斷發(fā)展，如今電動車續(xù)航可以輕松突破600、700公里，甚至1000公里。但是在安全方面，近年來新能源汽車自燃的事故卻從沒有斷過。為了提高動力電池的安全水平，各大車企和動力電池廠商紛紛推出不起火方案。其中，最為大家熟知的就是比亞迪的“刀片電池”、廣汽埃安的“彈匣電池”，以及長城汽車發(fā)布的“大禹電池”。“不怕火”的大禹電池在今年的長城科技節(jié)上，長城汽車發(fā)布了“大禹電池”這一電池安全技術(shù)。長城汽車表示，“大禹電池”技術(shù)可以實現(xiàn)“電芯化學(xué)體系全覆蓋”，“任意位置電芯”，“單個或多個電芯”觸發(fā)熱失控的情況下整包不起火、不爆炸。眾所周知，為了追求高能量密度和高續(xù)航里程，越來越多的車企采用鎳成分比例較高的三元鋰電池，從“532”到“622”，再到“811”，維持電池穩(wěn)定性的鈷錳成分僅占約20%，在續(xù)航里程大幅提高的同時，電池安全性風(fēng)險也在增大。而為了驗證“大禹電池”的安全性，長城汽車特意找來最難以“馴服”的NCM811電池進行了一場實際測試。在實測中可以看到，電池內(nèi)部通過加熱方式觸發(fā)熱失控后（該測試方式的嚴苛程度要高于目前國標(biāo)GB 38031-2020中單點針刺或者加熱的熱失控試驗），在溫度最高達到1037℃、瞬間最高氣壓約16kPa的情況下，依然能保證不起火、不爆炸的安全性能，“馴服”了NCM811這一當(dāng)前可量產(chǎn)的最活潑、最不穩(wěn)定的動力電池電芯。很多人肯定好奇：大禹電池究竟是如何做到“不怕火”呢？它到底有什么黑科技？“大禹電池”技術(shù)主要是從熱源隔斷、雙向換流、熱流分配、定向排爆、高溫絕緣、自動滅火、正壓阻氧、智能冷卻八個方面提升安全性。長城汽車表示，其每一項核心技術(shù)中都有許多專利技術(shù)，目前已獲得數(shù)十項核心技術(shù)專利。首先是熱源隔斷，它的最主要優(yōu)勢是從電芯、模組兩個層級進行雙重防護。電芯方面，所有電芯間采用全新開發(fā)的雙層復(fù)合材料，既能隔離熱源，又耐火焰沖擊，有效解決了傳統(tǒng)氣凝膠不耐沖擊的痛點。同時結(jié)合不同化學(xué)體系電芯循環(huán)膨脹特性不同，設(shè)計雙層復(fù)合材料，既可有效解決電芯膨脹對空間的需求，又能隔離熱源。模組方面，每個模組間都采用高溫絕熱復(fù)合材料，可阻止火焰沖擊和長時間傳熱傳導(dǎo)。防護罩設(shè)計定向排爆出口，能快速將模組內(nèi)部高溫氣火流排出，避免模組內(nèi)部熱蔓延。我們知道熱失控過程中會產(chǎn)生大量高溫、高壓氣火流，大禹電池技術(shù)通過對多種類換流通道設(shè)計方案仿真模擬，實現(xiàn)換流強度和比例的精準化設(shè)計，有效控制熱源按預(yù)定軌跡流動，減少對相鄰模組的熱沖擊，可以避免再次引燃。熱流分配則是通過搭建燃燒模型、熱力學(xué)與流體力學(xué)擬合仿真、沖擊強度和壓力計算等虛擬技術(shù)應(yīng)用，可實現(xiàn)氣火流在不同結(jié)構(gòu)通道內(nèi)的均勻分布。定向排爆是通過分流、導(dǎo)流、換流將火源快速引導(dǎo)至滅火通道并安全排出。該技術(shù)目前已攻克了通道內(nèi)壓力和流量均勻化調(diào)節(jié)的難點，消除了熱量集中，使氣火流在通道內(nèi)分層均勻流動。自動滅火則是在定向排爆出口設(shè)置多層不對稱蜂窩狀結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)火焰快速抑制和冷卻，并通過多點化、均布化、小型化設(shè)計，有效減小體積、降低重量，提升降溫效果。正壓阻氧是根據(jù)蜂窩孔徑及單位氣體質(zhì)量流量，保持包內(nèi)壓力始終高于包外，避免因氧氣進入導(dǎo)致二次燃燒。高溫絕緣主要是為消除熱失控過程中的高溫對銅排線束造成絕緣損傷，防止高壓起弧損傷金屬箱體，對高壓連接及高壓安全區(qū)域進行高溫絕緣防護設(shè)計。針對電池安全擁有智能冷卻監(jiān)控和自動冷卻啟動系統(tǒng)，當(dāng)電池管理系統(tǒng)識別到電芯已觸發(fā)熱失控，能夠通過BMS和云端雙重監(jiān)控，確保整車快速開啟冷卻系統(tǒng)，抑制熱擴散。其中冷卻系統(tǒng)采用單張大冷板與箱體集成設(shè)計方案，能有效避免管路因高溫泄漏和爆裂問題，并且可根據(jù)電芯和模組熱失控溫度狀態(tài)，智能調(diào)節(jié)冷卻系統(tǒng)的開閉時間、流速、流量等，實現(xiàn)不同熱失控條件下、高效冷卻策略。當(dāng)然，在上述設(shè)計發(fā)揮作用的過程中，BMS也會通過溫度監(jiān)控察覺并及時提高熱失控局部的冷卻效率，配合電池包內(nèi)部電芯間的隔斷設(shè)計，有效減小熱失控擴散的風(fēng)險。總結(jié)下來，大禹電池控制熱失控的原理便是“疏導(dǎo)”。正如長城汽車動力電池設(shè)計總監(jiān)曹永強所言：“大禹電池不是以封堵為主，它是以疏導(dǎo)，就是將熱失控的熱源通過安全和精準的計算，快速疏導(dǎo)出電池包外，是一個“控”、“導(dǎo)”、“疏”的過程。”“控”是把熱源通過材料在模組和電芯層級安全有效控制?！皩?dǎo)”通過雙向放流和定向排爆精準化設(shè)計，讓它安全地沿著安全通道流動；“疏”在流動過程中會就近快速疏導(dǎo)到通道之中，在高壓之下快速排出包外，排出之后通過材料抑制減少長時間傳導(dǎo)。相比之下，市面上的電池很多都是通過隔絕熱源達到不起火的目的，但不能徹底排除危險，只是延長逃生的時間。大禹電池能在隔絕熱源的同時，把熱量疏導(dǎo)出去，達到散熱、冷卻的目的，這樣能大大提高安全性，同時長城的大禹電池會更全面，掌握的核心技術(shù)也更多。它不僅能應(yīng)對單個電芯失熱的情況進行控制，還能應(yīng)對多個電芯觸發(fā)熱失控的情況，可以有效緩解用戶對電動車安全焦慮的痛點。除了“堵不如疏”的思路外，“大禹電池”最大的優(yōu)勢是建立了熱失控燃燒模型，實現(xiàn)了在沒有電池包實物情況下的多維度擬合仿真，不必走“先摸黑開發(fā)、再測試驗證”的老路，節(jié)約了重復(fù)打樣測試的時間和金錢成本，提升了電池包的研發(fā)效率和安全性。除了技術(shù)本身，大禹電池還有一個惹人注目的亮點：長城將把它作為一項開放性系列技術(shù)，向全社會免費開放。 
曹永強表示，在專利開放程度上，大禹電池相關(guān)的專利全部是對外免費開放的，包括材料、結(jié)構(gòu)、防護的技術(shù)手段全在專利里公開，這個覆蓋了整個大禹電池技術(shù)。花這么大力氣研發(fā)出的技術(shù)直接公之于眾，對此可能很多人表示不解。對此，曹永強表示，公開專利的目的，就是為了促進行業(yè)安全的提升，也為行業(yè)提供一個新的安全提升的思路。 電駒小結(jié) 為了解決電池安全問題，各個車企可謂絞盡腦汁。長城汽車從古人的智慧中汲取靈感，交出了“大禹電池”這一答案。再一次把動力電池安全推升到全新高度。
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