变堵为疏 长城大禹电池如何做到永不起火?

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网易汽车9月24日报道 几个月前的第八届长城科技节上，长城汽车对外发布了大禹电池，这个电池系统的设计思路与大禹治水"变堵为疏"的理念相似，简单的说，就是让热失控后电池内部的热量(气体/火焰)通过专门设计的通道全部排到电池PACK外，通过快速的散热冷却，提高电池的安全性，并且全程可以做到不起火不爆炸。

当时发布会现场长城也公布了一段测试视频，长城将2个采用三元811高镍电芯的大禹电池加热至热失控，实验中最高温度超过1000度，但全程无起火爆炸，PACK尾部排出的烟气温度也能控制在100度左右。

日前，长城汽车正式对外公布了大禹电池的更多技术信息，我们也得以机会对其开发理念和技术特点与长城的工程师进行了交流。

四层级保护电池安全

准确的说大禹电池跟广汽、岚图等推出的弹匣、琥珀电池类似，都是电池系统的解决方案。

针对电池热失控的安全性开发，大禹电池会从单体、模组、电池系统、整车四个层级入手，并通过了大量的虚拟仿真和测试验证。

特别是仿真测试中，长城设计开发出一套热失控燃烧模型，实现气流和火流多维度拟合仿真，填补了行业空白。

具体到技术细节，大禹电池有8项核心设计，包括热源隔断、双向换流、热流分配、定向排爆、高温绝缘、自动灭火、正压阻氧和智能冷却。

咱们一项项解读。

1、热源隔断：除了车身框架的物理防护，电池被动安全的设计思路是热失控发生之后，要及时抑制火焰，控制温度，延缓其他电芯热失控的传播，降低能量释放量和释放速度。这其中需要热源阻隔的设计，也就是阻止单个热失控的电芯向周围电芯蔓延，通常做法是利用阻燃材料打造隔热墙。

大禹电池的做法是，在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，这种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。

针对模组间的防护，大禹电池同样采用高温绝热的复合材料，以阻止火焰冲击和长时间传热传导。同时在防护罩设计定向排爆出口，快速将模组内部高温气火流排出。

2、双向换流：热失控过程中会产生大量高温、高压气火流，大禹电池通过仿真模拟设计出合理的换流通道,可以让气火按照设计好的通道流动，这种控制热源轨迹的设计也减少了对相邻模组的热冲击，避免电池的再次引燃。

3、热流分配：简单的说，大禹电池通过燃烧模型、热力学与流体力学拟合的仿真，最终实现气火流在不同结构通道内的均匀分布。

4、定向排爆：定向排爆的设计思路是通过分流、导流、换流将火源快速引导至灭火通道并安全排出。

据长城汽车介绍，目前其已攻克了起火热源在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。

5、自动灭火：大禹电池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。

6、正压阻氧：大禹电池的PACK包排气孔会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。

7、高温绝缘：大禹电池对PACK内部组件的高压连接及高压安全区域进行高温绝缘防护设计，可以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

8、智能冷却：大禹电池的冷却主要配合BMS电池管理系统进行，当BMS识别到电芯触发热失控后，会通过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。

此外，大禹电池的冷却系统采用单张大冷板与箱体集成设计方案，可以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。

测试成绩如何？

按照国标要求，长城汽车也为大禹电池进行了热失控测试，不同于针刺，大禹电池采用了加热两个电芯连续触发的测试方法。

最终结果显示，测试中连续发生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，通过灭火系统抑制电池包外溢烟雾最高温度低于100℃，电池包没有起火和爆炸。

可满足不同电芯研发需求

此次测试的大禹电池采用了811高镍的方形模组，据长城工程师透露，大禹电池可实现电芯化学体系全覆盖，任意位置电芯单个或多个电芯触发热失控的情况下整包不起火、不爆炸。即便是未来镍含量的继续提高，大禹电池也能做到安全。

根据不同车型项目需求，长城的研发团队目前针对中镍、高镍、无钴、铁锂等多种化学体系电池都在开展大禹电池技术的应用，也包括CTC技术方案。

数十项专利免费开放

更为重要的是，长城宣布对大禹电池拥有的数十项核心技术专利对全社会免费开放，这在车企中是罕见的。

可以看到这些专利主要覆盖热源抑制、隔离、冷却、排出等领域。

大禹电池会搭载到什么车型上？

按照计划，大禹电池将在明年全面应用，其中首搭项目为沙龙品牌第一款车型。未来也将覆盖长城汽车旗下新能源电动汽车。

长城汽车是国内为数不多的在纯电、混动、氢能多条路线并举的车企，长城汽车也明确提出了，2025年计划全球年销量400万辆，其中80%为新能源汽车。这一目标的达成，动力电池的安全性是关键。

伴随技术的进步，消费者购买电动汽车的成本、续航、充电、安全和残值为代表的焦虑正在缓解，但安全始终是用户购车的关键因素，当前以长城大禹电池为代表的技术方案，在安全性的进步和突破，正在一步步打消电动汽车最后的倔强。