近年來,新能源汽車市場銷量節節攀升,但喜人成績背后,新能源汽車依然存在不少痛點:續航縮水、低溫掉電、電池安全……
江淮汽車的iEV7S車型卻是個例外。參數表明,江淮iEV7S最高續航可達350km, NEDC工況續航不低于280km。在2017中國量產車性能大賽(CCPC)中,它還戰勝戈壁高溫考驗、高性能競技、高寒考驗,連續三站問鼎“純電動小型SUV組冠軍”。
在近期舉辦的黑科技解密活動中,江淮公布了iEV7S的諸多“黑科技”。這其中,尤其值得注意的是新能源汽車“心臟”——動力電池,江淮iEV7S搭載的是比克18650-2.75Ah電芯產品,這是中國首個高鎳體系的18650圓柱電芯。
比克電池副總裁李丹表示,作為國內領先的鋰電廠商,比克電池始終關注產品的創新升級,不斷追求安全、能量密度等電芯核心性能的持續提升。比克電池也是國內唯一一家掌握圓柱電芯定向爆破技術、成功解決熱失控安全問題的企業,依靠自主研發的黑科技,解決了新能源汽車常見的痛點。
“比克之前是在創業,現在在做創新。”李丹說道。
突破能量密度瓶頸
新能源汽車想要具備長續航里程,離不開動力電池的高能量密度,這是目前化解續航焦慮最有效直接的方法。
近年來,國內相關政策也在保障安全的前提下,引導動力電池能量密度的提升。《中國汽車產業中長期發展規劃》提及,到2020年動力電池單體比能量達到300Wh/kg以上。
不過目前,新能源汽車搭載的多為三元鋰電池,國內電池企業生產多以523材料為主,其單體能量密度在160~200Wh/kg;部分企業能量產622材料,單體能量密度可達230Wh/kg,這些產品都很難在2020年達到單體能量密度300Wh/kg的國家規劃要求。
比克電池突破了這一瓶頸。通過對正極和負極材料的改進,并改善電解液、耐高溫高強度隔膜、補鋰工藝、電池安全性控制結構等技術,比克811材料的18650-2.75Ah電芯產品能量密度高達240Wh/Kg。
比克電池相關人士介紹,早在2012年,比克電池就開始著手對高鎳811工藝進行研究,并于2016年實現量產,它也是國內唯一一家能量產高鎳811材料體系三元電池的企業。
江淮iEV7S能具備長續駛里程優勢,就歸功于它搭載的是比克18650-2.75Ah電芯,同樣應用此款電芯驅動的零跑LP-S01也表現不俗,其整包電量36kWh,最大續航里程為360km,NEDC工況下為250km。
經過技術的不斷升級,比克電池最新動力電池產品——18650-3.0Ah,電芯能量密度可達250Wh/kg,這是國內能量密度最高的圓柱形動力電芯,可支持電動乘用車500公里超長續航里程。鄭州比克品質中心副總經理曹漢澈對《財經國家周刊》記者表示,這款電芯的單體能量密度已經具備和韓國三星、日本松下動力電池相近的水準。
“如果從市中心到遠郊通勤,以70公里計算,比克3.0電芯一周只需充電一次;如果按照上班每日往返35公里計算,比克3.0電芯每月僅需充電兩次。” 比克電池副總裁王潘介紹道。
經受住溫度的考驗
除了能量密度,電池溫度,也是影響續航里程的主要因素。
研究表明,當溫度跌落至?10℃時,電池放電能力會相應降低,車輛的續航里程將縮減40%。而在高溫環境下,輸出功率則會降低,電池的續航能力同樣受到很大影響。只有電池在20~35℃的溫度下,高速行駛狀態、快速充電時間、續航里程才會得到很好的保障。
所以對高比能電池包進行溫度控制,成為保證整車性能必不可少的環節。
目前行業內主要有三種控制電池溫度的技術手段:風冷、液冷、直冷。在業內專家看來,液冷是性價比最出眾,并且技術相對成熟的方法,特斯拉、寶馬i3等高端車型上采用的都是液冷技術。
比克電池自主創新研發了一套電池液冷系統。李丹介紹,比克的液冷系統,第一是可以降溫,電芯發生熱失控而溫度升高時,可以通過液冷技術降低溫度,有效提高安全性;其次是在嚴寒環境中,液冷系統會為電池包加溫,使電池在合理的溫度區域內工作,提高電池壽命。
除此之外,比克電池在原材料方面也獨立開放正極保護添加劑,率先引入負極陶瓷涂層和陶瓷隔膜,提升電芯的熱安全性、高溫循環性能并減少熱量,以此保證電池在不同溫度下的穩定性能。
江淮iEV7S就是基于比克的液冷系統,打造了整車智能溫控技術,很大程度消除了純電動汽車受制于溫度、氣候、地域的影響,同時也提高了電池系統循環壽命以及整車的續航里程。
比克電池方面介紹道,為適應不同環境溫度下的行駛條件,比克電池跟隨整車經受了超強的環境考驗。經過不斷的測試,比克電池在零下20℃的放電率可達85%,領先行業平均水平。
嚴格的安全保護機制
保證電池溫度,從一定意義來看就是保證電動車的安全。
對于鋰離子電池來說,熱失控是最嚴重的安全事故,它會引起鋰離子電池起火甚至爆炸,直接威脅用戶的安全。今年以來,國內外發生數起電動車起火事故,再度引起各方對動力電池安全性的質疑,如何防控動力電池風險,成為業界討論的重要問題。
“電池安全的核心在電池管理系統。”比克電池副總裁李鳳梅表示,比克電池始終強調安全一致性,并采用嚴格的生產管理制度及多重解決方案,保護電池的“芯”安全。比克電池技術研究院院長駱兆軍也介紹道,為充分保證電芯的安全,比克經歷了上千次不同爆破實驗。搭載比克18650-2.75Ah電芯的江淮iEV7S,為國內首款通過整包熱失控測試的車型。
針對產品制造的不同流程,比克制定了相應的安全保障方案:在單體電芯生產上,從電芯設計、材料篩選到生產環節,都實施高智能化管理,確保電芯生產的一致性。同時,比克采用特殊的泄壓閥設計,確保電池在極端過熱及濫用情況下,有效及時地進行熱釋放。
“通過優化化學體系和結構件,比克電池實現電芯能量從殼體頂部和底部泄壓,而不會通過殼身開裂釋放,同時確保單顆電芯起火爆炸不會引發整包連鎖失效,成功實現fail-safe技術。” 比克電池研究院副院長李艷斌說道。
目前,比克21700系列的4.8Ah產品已批量交付,是全球21700最高容量產品。比克將通過不斷的創新研發結合智能制造,引領中國鋰電進入高能芯時代,追求技術、材料、生產工藝等方面的不斷提升。