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要盘活快被抛弃的NCM811？解析大禹电池

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: 尉迟晋臣 2021-09-24 12:00:00 来源：爱卡汽车 发布于: 北京

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　　新能源汽车领域无疑是未来发展的主流趋势，但要与燃油车抢市场，靠的绝对不是花里胡哨的自动驾驶功能。而是续航里程与电池包安全性。虽然随着技术的升级，大家早已不再为续航焦虑，但是安全问题一直困扰着大家。于是比亚迪、埃安先后推出了刀片电池和弹匣电池，而就在今年，长城也推出了大禹电池技术。

　　●快被行业抛弃的NCM811电池

　　先来说一说NCM811电池，电池提高了镍的比例，降低了价格昂贵的钴的比例，正极材料镍、钴、锰配比为8:1:1，可以实现更高的电池能量密度和更低的成本。

　　虽然NCM811电池有着成本低、能量密度大的优点，但随着镍含量提高，三元材料的热分解温度降低，放热量增大，电池的安全性能明显变差。所以，大家明知NCM811电池能量密度大，但却极少有真正大规模生产的。

　　●大禹电池：面对热失控，不妨换个思路

　　虽然NCM811电池可以说是弊大于利，但是长城大禹电池却决定啃下这块硬骨头。面对热失控，传统思路是热源抑制、隔离和冷却，大禹电池技术则用上了这些理念：热源隔断、双向换流、热流分配、定向排爆、高温绝缘、自动灭火、正压阻氧以及智能冷却。可见大禹电池对排热的重视程度。

　　·热源隔断-双重防护

　　电芯隔断：电芯间采用全新开发的双层复合材料，既能隔离热源，又耐火焰冲击，有效解决了传统气凝胶不耐冲击的痛点。同时结合不同化学体系电芯循环膨胀特性不同，设计双层复合材料，既可有效解决电芯膨胀对空间的需求，又能隔离热源。

　　模组防护：模组间采用高温绝热复合材料，可阻止火焰冲击和长时间传热传导。防护罩设计定向排爆出口，能快速将模组内部高温气火流排出，避免模组内部热蔓延。

　　·双向换流及热流分配

　　双向换流：热失控过程中会产生大量高温、高压气火流，通过对多种类换流通道设计方案仿真模拟，实现换流强度和比例的精准化设计，有效控制热源按预定轨迹流动，减少对相邻模组的热冲击，避免再次引燃。

　　热流分配：通过搭建燃烧模型、热力学与流体力学拟合仿真、冲击强度和压力计算等虚拟技术应用，可实现气火流在不同结构通道内的均匀分布。

　　·定向排爆、自动灭火及正压阻氧

　　定向排爆：这是大禹电池最核心的技术，通过分流、导流、换流将火源快速引导至灭火通道并安全排出。目前已攻克了通道内压力和流量均匀化调节的难点，消除了热量集中，使气火流在通道内分层均匀流动。

　　自动灭火：在定向排爆出口设置多层不对称蜂窝状结构，实现火焰快速抑制和冷却，并通过多点化、均布化、小型化设计，有效减小体积、降低重量，提升降温效果。

　　正压阻氧：根据蜂窝孔径及单位气体质量流量，保持包内压力始终高于包外，避免因氧气进入导致二次燃烧。

　　·高温绝缘及智能冷却

　　高温绝缘：为消除热失控过程中的高温对铜排线束造成绝缘损伤，防止高压起弧损伤金属箱体，对高压连接及高压安全区域进行高温绝缘防护设计。

　　智能冷却：当电池管理系统识别到电芯已触发热失控，通过BMS和云端双重监控，确保整车快速开启冷却系统，抑制热扩散。采用单张大冷板与箱体集成设计方案，有效避免管路因高温泄漏和爆裂问题，并且根据电芯和模组热失控温度状态，智能调节冷却系统的开闭时间、流速、流量等，实现不同热失控条件下、高效冷却策略。

　　总的来说，大禹电池技术就是采用大禹治水的“疏导”理念，通过上述各种具体方式，从而达到安全的保证。实际测试中，连续3次多个电芯集聚触发热失控，温度最高达到1037℃，电池包内气压达到三次高峰，瞬间最高气压约16kPa，但全程仍无发生起火、爆炸等情况，并且灭火系统将外溢烟雾最高温度抑制在100℃以下，也有效避免了对周围的二次伤害。