長城汽車免費開放大禹電池技術專利，有何考慮？

“永不起火，永不爆炸。”這樣的動力電池技術值多少錢？在電動化趨勢不可逆轉的今天，能夠防止車輛由于動力電池的緣故而自燃，這樣的技術堪稱價值連城。但誰也沒有想到，長城汽車這一次把這樣的技術專利全面免費開放，長城汽車動力電池設計總監曹永強表示：“我們希望可以和整個產業一起推進動力電池的技術進步，為新能源汽車用戶提供更好的用車體驗。”據悉，此次免費開放專利的大禹電池技術將在2022年全面應用于長城汽車旗下所有新能源系列車型，首先搭載此項技術的將是沙龍品牌旗下的第一款車型。

堵不如疏，這就是大禹電池技術的核心

中國已經明確提出“力爭2030年碳達峰，2060年碳中和”的目標，加之第三次能源革命從化石能源到可再生能源的轉型也正如火如荼，各大車企的新能源汽車戰略規劃均已啟動，曹永強相信在未來的5到10年里新能源汽車的發展將迎來井噴階段。長城汽車在這個大潮中提出了2025年全球年銷量400萬臺的目標，其中80％為新能源汽車，所以動力電池的研發便成了重中之重。

盡管技術的進步已經幫助消費者緩解了購車成本、續航里程、充電時間、熱失控安全與殘值問題的五大焦慮，但是電池安全問題直到今天仍然是制約電動車發展的關鍵因素。長城汽車此次公布的大禹電池技術，用曹永強的表述來說是“突破性研發成果”，這是一種系統性的安全技術，內部可以裝載多種化學體系的電芯，可以是三元鋰，也可以是鐵鋰或是其他體系，將其集成為一個系統性的電池安全技術，其核心便是“堵不如疏”四個字，可以將氣火流按照設計通道安全疏導出電池包外，從而保證動力電池的安全。

在長城汽車的多次測試中，結果顯示動力電池尤其是大容量的811高鎳電池其熱失控反應非常劇烈，常規的做法是哪里熱失控就對哪里進行隔離封堵，但是熱量較小的時候這種做法還可以生效，當面對大容量高能量的電芯熱失控時也采用這種方法就會導致被收集起來的熱源對于最相鄰的模組做了快速的加熱，于是……Boom！

在經過多次測試與計算之后，長城發現如果能夠把熱源按照既定的流量分配，讓熱流在滿足電池安全邊際的情況下疏導出去，會更有利于相鄰電池模組的安全，能夠更好地抑制熱失控的蔓延。于是便有了大禹電池技術的出現。

大禹電池的核心優勢便是電芯化學體系全覆蓋，其次便是任意位置電芯、單個或多個電芯觸發熱失控的情況下都能實現不起火、不爆炸。從技術方案上來看，大禹電池有著8個全新的設計理念：熱源隔斷、雙向換流、熱流分配、定向排爆、高溫絕緣、自動滅火、正壓阻氧與智能冷卻，目前已經獲得了數十項核心技術專利。

曹永強介紹說，大禹電池技術通過熱流分配技術在整個電芯熱失控之后將熱流按照設計通道安全疏導出電池包。這一分配模式的建立，是通過大量的測試數據進行標定，然后建立了一個電池包熱失控燃燒模型。通過這個模型將熱力學與流體力學進行仿真，虛擬計算沖擊強度與壓力的變化。大禹電池的另一項核心技術便是定向排爆提醒，當電芯發生熱失控之后，雙向換流便開始發揮作用，其后便是通過分流、導流與換流將火源快速地轉移至滅火通道排出電池包外，在這個過程中需要避免熱源的過分集中，定向排爆技術在此過程中可以將超過一千度的高溫氣體快速降溫至200度以內，然后再將其進行快速分散以使得排出電池包外的氣體溫度低于100攝氏度，從而避免對周遭的人與其他事物造成二次傷害。自動滅火技術則可以避免三元電池熱失控之后由于電池包外部的氧氣進入而導致的爆裂式燃燒。其他幾項核心技術也同樣針對電池熱失控過程中的諸多環節做出了應對，以確保熱失控最終可控。

大禹電池開創性地構建了熱失控燃燒模型

一項好的技術背后除了研發團隊的辛勤之外，一定還有著先進的研究方法。大禹電池開創性地構建了整包級的熱失控暗哨模型，實現了氣流與火流的多維度擬合仿真，填補了此前的行業空白。這也顛覆了熱失控領域多年來先開發再測試的傳統方式，實現了無實包條件下全數字熱失控的虛擬仿真。

此前行業內的傳統模式都是在未知電池包最終性能的時候便加工、制樣、組裝，然后進行多項測試，其缺點在于周期長、人員投入大，而且很難監測到所有需要監測的數據。而長城汽車在大禹電池研發過程中搭建的這種模型，可以持續拓展熱失控仿真維度，提升氣流與火流的多工況模式擬合仿真真實度，還可以對仿真數據進行多層次數據標定，掌握電池的安全設計結果，從而縮短開發周期、降低風險。

在這個模型中，可以來驗證氣流場流量的分配，可以清楚地獲知在熱失控的初期、中期與后期各自氧氣的含量，進而得知其支撐燃燒的時長與烈度。同樣，這個模型可以通過對應力場的仿真計算識別出每個零件需要承受的壓力數值，在其后的研發中根據壓力數值直接選型即可。至于溫度場的仿真計算則是模擬熱流與氣流的擬合過程，來判斷熱失控過程中的溫度在電池包中是如何擴散的，便能夠根據其流量大小與熱量的強度進行智能冷卻。

根據曹永強的介紹，通過這個模型的計算，目前所有的熱失控參數都已經被工程師們數字化了，通過將其與整車策略的繼承，便可以首先做到防患于未然，其次可以在熱失控發生時通過熱傳導抑制溫度在電池包內的擴散，進而以其他設計達到最大限度的安全。這種模型的建立，在動力電池行業內都是領先且具備突破性的，對于其他電池廠商而言也有著極為重要的參考價值。

技術好不好，誰說了算？

如果一項技術只有自己說好，那就是王婆賣瓜自賣自夸。想讓大家都承認是真的好，那只有用公開的嚴苛測試來說明一切。

大禹電池采用的測試標準為GB 38031－2020《電動汽車用動力蓄電池安全要求》，進行了行業內最為嚴苛的測試驗證。首先，大禹電池在測試中選用的是行業內公認最具挑戰性的三元811體系高鎳大容量電芯，電池的容量越大，爆發的能量越高。對于三元811體系電芯而言，雖然針刺與加熱的劇烈程度相當，但是加熱產生的大量熱源要比針刺嚴苛得多，所以大禹電池在這次測試中選擇了加熱觸發的形式。同時，本次測試的觸發位置選擇了模組的中間電芯，并采用了全球最為嚴苛的兩個電芯連續觸發的測試方式，難度被進一步加強。

在測試的過程中，連續三次發生了多個電芯集聚觸發熱失控，溫度最高達到了1037攝氏度，電池包內氣壓也達到了三次峰值，瞬間最高氣壓約為16kPa，大禹電池通過尾部滅火盒的設計將外溢煙霧最高溫度控制在了100攝氏度以下，避免了對周遭人與物的二次傷害。

在通過了如此嚴苛的測試之后，曹永強終于可以和長城汽車一道表示大禹電池技術真的很過硬了。但是出人意料的是，此次長城汽車選擇將大禹電池的所有專利免費開放，曹永強表示：“這是長城汽車通過對新能源技術做出貢獻來推動碳中和與人類可持續發展作出的努力之一，與大禹電池相關的更多專利也將陸續發布。”

寫在最后

上一次，將本可以成為企業聚寶盆的核心技術免費公布的車企叫做沃爾沃，那項技術便是在交通事故中拯救了無數人的三點式安全帶。你還記得嗎？                          

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