单个电池热失控时,其外壳温度越高,电池间的热扩散会越迅速,这意味着临近的电池也会更快地升温而相继触发热失控,导致电池包的安全系数下降。比亚迪把刀片电池的液冷板布置在电芯上方,在电芯与电芯之间还设计了导热层,这样一来电芯的热交换面积就要比传统电芯大很多,有效的把电芯热量传递给水冷板,再加之本身刀片电池散热性好,刀片电池内部最大的温差控制在1摄氏度以内。即便是电池内部短路,发热量也不会特别的大,更不会有明火、冒烟这些、喷溅电解液、电池体膨胀等现象。
相比于磷酸铁锂电池,三元锂电池的结构性能更不稳定也更容易起火,但这是部分车企实现高密度、高续航里程的唯一选择;例如最近开启预订的日产Ariya,使用的就是三元锂电池,但日产有着一定的纯电技术积累。
日产,是怎么实现三元锂电池的高安全性的?
日产Ariya怎么解决电池安全,靠自研模组?相比之下,三元锂电池确实容易比磷酸铁锂热失控。普通磷酸铁锂正极材料温度需要达到500摄氏度左右才会分解,而三元锂的正极材料温度达到200摄氏度之后就会开始分解。那怎么做好三元锂电池的热失控管理,是接下来会成为以三元锂为主的汽车制造商们的发展重点。
日产就是使用三元锂电池方案的其中一员,并且目前做到了电池210亿公里0重大事故的安全纪录。包括在日产聆风、日产轩逸纯电以及日产Ariya车型上,使用的都是三元锂电池,日产怎么解决新能源汽车电池安全问题?
先关注几个数据:
1.日产Ariya使用的电池包能量密度为90kWh,分别对应623、559、533km续航里程;
2.特斯拉Model Y使用能量密度分别为60kWh、78.4kWh的电池,对应545、660、615km续航里程;
3.日产Ariya快充时间0.67h、慢充14h,特斯拉快充1h,慢充10h;
4.日产Ariya和特斯拉、比亚迪一样,在电池包内部使用了液态冷却的方案。
从以上数据中能分析出什么,电池的能量密度在不改变电芯化学配方的前提下,只能通过增加电芯数量获得更大的能量密度,通过对比,日产Ariya电池的能量密度要比特斯拉Model Y的还要多,也就意味着它的电池包内部电芯数量要高于Model Y电池包。
日产的电池供应商为AB供应形式,一部分来自于宁德时代、一部分来自于远景动力(AECS),但电池包模组均由日产自己设计,也就是说电池供应商只提供电芯和定制化电池包设计。
例如在日产Ariya上面使用了日产定制化设计的超薄的方形锂电池模块,在散热上会有更好的体现。
方形锂电池相比于特斯拉使用的柱形锂电池而言,有更好的散热性能,现行较为成熟的方案是在两块方形电芯之间加入一个散热片,再通过散热片把电池的热量传递到电池板下方的冷却回路里,日产在Ariya的电池包上使用的是液冷方案,这点和特斯拉、比亚迪这些主流车企采用了相同的方案。
之后日产还得考虑液冷方案怎么确保电池温度的一致性,如果采用最简单的单通道液冷设计,那流动方向最末端的电池永远都是温度最高、降温最慢的;液冷方案的最优解是设计往复流道,从而削弱了一半的温度差异,实现这个设计风冷跟容易,液冷有难度,毕竟电池包内部空间有限。