开放60项专利，1037不起火不爆炸！长城大禹电池处在什么水

　　文腾三毛
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　　传统燃油车时代，汽车的动力技术和专利大多被国外企业所垄断，中国品牌往往处于追赶的角色，难言超越，这也是近40年来国内合资车企能占据市场主流的根本原因。
　　不过在如今赛道更换，中国汽车工业有了新的曙光。
　　如今，无论是动力电池还是氢燃料电池，电化学能源系统的产业化都将是汽车动力百年来的历史性突破。中国电动汽车百人会副理事长、中国科学院院士欧阳明高指出，现在人类正面临着第三次能源革命，从化石能源到可再生能源的转型，这将是一场波澜壮阔的工业革命，而未来510年新能源汽车也将迎来井喷式发展。
　　再看新能源汽车技术层面，早早布局的中国车企与国际车企处于同一起跑线，有了弯道超车的可能，中国车企在部分领域甚至有了全球领先的技术，比如新能源汽车核心中的核心动力电池，站位第一梯队。
　　2020年比亚迪发布的刀片电池和2021年3月面世的广汽埃安弹匣电池都在行业内引发轰动，紧接着长城汽车于2021年6月底发布了大禹电池。
　　为什么叫大禹电池？
　　为何叫大禹电池？不叫岳飞电池、黄河电池呢？我要从长城汽车大禹电池的设计原理和思路等方面来进行分析。
　　大禹电池主要设计逻辑是变堵为疏，这与当年大禹治水的思路完全相同。电池设计中，工程师们改变了传统以堵为主的电芯控制技术，而是将热失控后产生的气火流按照设计通道安全疏导到电池包外，如此一来，便顺利规避掉了热失控起火和爆炸的问题。
　　大禹电池的创新之处在于，它的核心技术原理与市面上现有的产品路线有很大不同，而是聚焦控导通思路，采用多梯次换流系统、快速极冷抑制系统、多级定向排爆系统、灭火盒系统来从Pack层级保障电池安全。
　　解决了哪些痛点？
　　动力电池的核心之一是安全，各厂商为此绞尽了脑汁，费尽了心思。目前行业内主流电池多采用NCM（镍钴锰）三元电芯，大禹电池技术一个最根本的优势是解决了未来主流NCM811高镍电芯的安全性问题。
　　技术层面，大禹电池从电芯、模组、电池系统、整车四层进行匹配，从电芯测试、系统数据、安全设计、虚拟仿真、测试验证五个维度设计理念，实现电池热失控安全防护。
　　关键中的关键，是大禹电池的8项创新设计热源隔断、双向换流、热流分配、定向排爆、高温绝缘、自动灭火、正压阻氧、智能冷却，在覆盖热源抑制、隔离、冷却、排出等领域数十项核心技术专利的赋能下，大禹电池站上了动力电池新高度。
　　其中研发团队全新开发出的双层复合材料放置在所有电芯之间，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。同样地，模组间也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。
　　双向换流和热流分配技术是指在热失控过程中将高温、高压气火流，有效控制热源按预定轨迹流动，减少对相邻模组的热冲击，再通过搭建燃烧模型、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。
　　大禹电池技术最核心的是定向排爆，它是通过分流、导流、换流将火源快速引导至灭火通道并安全排出，该技术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。
　　而如果电池管理系统识别到电芯已触发热失控，大禹电池可通过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，并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。
　　大禹电池技术布局数十项完全自主研发的核心专利技术，突破电池本征、PACK设计、BMS3大维度39个热失控故障节点，保证了在大容量高镍电芯电池包任意位置加热两个电芯并连续触发热失控的情况下，动力电池都能不起火、不爆炸，将电池安全提升到全新高度。
　　另一个层面，大禹电池的安全技术还能解决不同化学体系电芯，发生热失控之后的起火、爆炸问题，这当中包括能量密度可突破190Whkg的NCM811三元锂电池，也包括未来随着镍含量提高电池能量密度更高的三元锂电池，还包括三元锂电池体系的NCA（镍钴铝）电芯及无钴电芯等，当然也能覆盖磷酸铁锂电池。
　　不仅如此，大禹电池技术还可以百搭不同PACK的应用技术，满足未来CTC（CelltoChassis）电池PACK与融合方式，提升整体刚性，最大程度保障动力电池市场的安全，对于行业和用户都有着很大的意义。
　　值得肯定的是，长城汽车大禹电池将为全行业免费开放超60项专利。
　　在长城汽车管理层看来，大禹电池不是一块电池、一块电芯，一个模块化的，是系统性的集成技术，兼容性非常强，可以提升整个行业电池行业的水平。
　　另外，这个技术可以应用到行业内多个车型，不止是纯电动的轿车或者是SUV，可以用到多个领域和车型，对整个行业电池的安全技术水平有提升和促进作用。
　　测试结果如何？
　　我们知道，高镍NCM811电芯是行业内公认最具挑战的，也是目前可量产中最活泼、最不稳定的动力电池电芯。
　　针对高镍三元811体系电芯，长城汽车选用了加热触发方式进行测试，电池内部通过加热方式触发热失控后，在温度最高达到1037度、瞬间最高气压约16kPa的情况下，依然能保证不起火、不爆炸的安全性能，并且通过尾部的灭火盒设计，还成功将外溢烟雾的最高温度控制在100以下，避免对周围产生二次伤害。
　　除此之外，大禹电池还建了整包级热失控燃烧模型，让气流和火流多维度拟合仿真，填补了行业空白，实现了无实体电池包的条件下，全数字化热失控虚拟仿真。
　　接下来大禹电池要做的是持续拓展热失控仿真维度，提升气流和火流多工况模式拟合仿真精度，对仿真数据进行多层次数据标定，掌握电池安全设计结果，缩短开发周期和风险。
　　写在最后：
　　燃油车时代，安全是长城汽车的一个闪亮的符号，在正在到来新能源汽车时代，长城汽车同样深度布局。大禹电池永不起火、永不爆炸的属性，让人们看到了长城汽车对纯电动汽车的态度和实力。同时，长城汽车免费向全社会开放大禹电池技术专利，以最大范围保障全球用户的安全，深刻诠释了头部企业的社会责任感。未来，属于中国汽车工业的新能源时代才刚刚开启，属于长城汽车的崭新一页已经翻开。