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先蜂研发 | 走进蜂巢创新中心 直击短刀针刺

2022-08-08 12:05来源:蜂巢能源关键词:蜂巢能源储能安全短刀电池收藏点赞

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8月5日,媒体一行走进蜂巢能源无锡全球锂电创新中心,参观了蜂巢能源全固态实验室、试验中心和安全测试中心,了解蜂巢能源电池品类创新、高品质背后的研发实力,和研发人员一起探讨面向未来锂电产业相关的前沿技术和产品创新。

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据技术中心无锡试验部高级总监李辉博士介绍,试验中心主要负责产品开发过程中的验证测试,拥有全流程的试验能力,包括各种大型高精尖设备,规模位于动力电池验证类实验室的前列。以短刀电池为例,从研发到量产,中间需要经历一系列复杂严苛的测试验证,涉及正负极材料、电解液的研发,样品试制,产品物理化学性能测试、电芯及电池包的电性能测试、安全性能验证三重关键验证测试环节的考验。

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第一重:

黑科技前沿材料确保短刀电池性能与安全

媒体一行率先走进技术中心电芯体系实验室,该实验室主要针对电解液等前沿材料展开研发。据实验室负责人介绍,目前实验室已经具备正负极材料匀浆涂布;电解液配置、理化性能测试、氧化电位等电化学测试;样品封装测试等各项试验能力。

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在研发短刀L600电解液时,研发人员经过反复分析测试,最终采用低粘度溶剂,以此来提高电解液在零下低温环境中的流动性和电导率,从而改善长电芯的低温充电能力,有效解决冬天续航里程骤降的问题。同时电解液还特意增加了功能添加剂,在电池首次充电的时候,能够在负极发生聚合反应,形成一层坚固的保护膜。该保护膜在高温下维持稳定不分解,使负极和电解液不发生有害反应,能够明显改善高温环境下使用安全,大大提升循环寿命。此外,短刀电池还采用了耐高温和绝缘性优异的陶瓷隔膜,电池充满电针刺的情况下,最终不起火不冒烟,顺利通过行业最严苛的测试。

第二重

高精尖设备为短刀电池量身定制全方位体检方案

随后媒体一行参观了无锡试验中心理化和电性能实验室。李辉介绍,理化分析实验室现有40余台大型高精尖设备,拥有多达131项的系统化测试能力,完整覆盖材料开发、电池体系开发、电池机理及安全分析的所有测试需求。

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其中,释氧温度的高低和释氧量决定了材料高温热稳定性和安全性能。为了测试材料的释氧温度,蜂巢能源采用“同步热分析仪-气相色谱-质谱联用仪”来对材料释氧进行精确分析。电池内部的工艺控制及失效分析是电池研发的核心环节,为了能深入了解短刀电池的内部机理,蜂巢能源用工业CT对短刀电池做“体检”,通过X射线观察电池内部的结构和缺陷,如对齐度、褶皱等,监测精度达到纳米级,从而实现对于电池失效机理和制造工艺控制的深入研究。

来到电芯测试区,李辉介绍说,通过材料验证环节后,材料才可制作成电池样品,接着就要验证电池的电性能。电性能实验室就主要承担此项工作,如电池的容量、能量、不同荷电量下的开路电压和脉冲充放电能力,长期循环寿命、存储寿命、自放电等电性能,判断设计的电池是否达到设计要求。无锡研发中心整个电芯测试区域有1.26万个测试通道。

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李辉表示,为了保证测试的准确性,蜂巢能源的电芯性能测试模拟实际使用条件,用金属夹板模拟电芯在模块或电池包内的受力情况,并且监测充放电过程中压力变化,集成了温度、电压、压力数据采集。此外还有三电极测试,用辅助电压通道监测正、负极对金属锂的电压,寻找电池极限使用条件,避免析出金属锂,保证电池使用安全。

此外,蜂巢能源还联手华为、清华大学等进行战略合作,研发推出先进的电池应用监测系统——蜂云平台,设置电池系统在线监控平台,一方面,平台可对应用蜂巢能源电池系统的车辆实时运行状态机芯监测,相应的数据可用来开展后续的电池性能分析。截至2022年7月底已经接入监测车辆超过37万台,累计监测分析数据信息突破592亿条;另一方面,蜂云平台通过内短路预警、析锂预警、绝缘预警等算法模型,使用大量数据在云端进行AI 模型训练并自动进行算法优化和升级,精准识别风险电池,轻微内短路可提前两个月预警,严重内短路可在热失控前数小时预警,最大程度保障电动车应用安全。

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第三重

十大“酷刑”强化短刀电池安全性

在完成了理化性能测试和电性能测试之后,短刀电池要真正走向量产,还要经历堪称“十大酷刑”的电池安全测试。

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震动测试

李辉介绍,安全性测试的目的在于验证动力电池系统在滥用情况下的安全性,最重要的目的在于验证动力电池系统保护自身的能力以及在发生危险情况下对乘员的保护能力。安全测试主要包括机械、环境和保护安全性等内容。

蜂巢能源建立了一个完整的电池安全实验室,占地5000㎡,现有设备30余套,可以进行电池单体、模块、BMS和电池包/系统的机械、环境和电气的可靠性性与滥用测试。

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海水浸泡实验

“高温、低温、高温高湿、温度骤变、盐雾、水浸、振动、机械冲击、挤压、针刺……”短刀电池要完整经历上述各项“酷刑”,才能最终满足量产的条件。


针刺实验数据

这其中,针刺对于动力电池的难度最大。探访现场,媒体一行现场观看了短刀电池的针刺实验,在满电测试中,短刀电池不起火,不冒烟,针刺点温度30-35度。据李辉介绍,蜂巢能源L600短刀电池已通过系统化的安全性能测试,总体性能表现明显优于国家标准,尤其是顺利通过了针刺试验,充分显示出短刀电池的高安全品质。

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在下一代电池的开发上,蜂巢能源同样先行一步,设立了多个前沿技术实验室。全固态电池方面,蜂巢能源全固态电池实验室在国内率先完成20Ah级硫系全固态原型电芯的研发。该系列电芯能量密度≥350Wh/kg,顺利通过针刺、200°C热箱等严苛实验。目前全固态实验室已具备固态电解质材料的公斤级自主合成,固态电解质膜连续化制备,全固态软包电芯组装以及新设备开发等自主研发能力,获得了经验积累的同时并针对性的展开专利布局,已申请109项专利,其中发明专利93项。

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作为一家以创新为基因的能源互联高科技企业,蜂巢能源始终秉承“因创新而前进”的企业精神,以创新驱动发展,注重技术研发和知识产权体系构建,持续强化自身竞争力。

投稿与新闻线索:陈女士 微信/手机:13693626116 邮箱:chenchen#bjxmail.com(请将#改成@)

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