車企在電池包安全技術(shù)方面，已經(jīng)開(kāi)啟全面競(jìng)爭(zhēng)模式。
當(dāng)新能源車滲透率以超乎多數(shù)人想象的速度飆漲，當(dāng)電動(dòng)車自燃案例仍然時(shí)有發(fā)生，當(dāng)比亞迪憑借刀片電池實(shí)現(xiàn)磷酸鐵鋰對(duì)三元鋰的逆襲，越來(lái)越多中國(guó)車企參與到電動(dòng)汽車電池安全的研究中，便有了彈匣、琥珀、云母、大禹等五花八門(mén)的各種電池技術(shù)。
有寧德時(shí)代、比亞迪、國(guó)軒高科、蜂巢能源這樣的動(dòng)力電池供應(yīng)商，為何主機(jī)廠還要不遺余力的進(jìn)行電池系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研發(fā)呢？除了安全要掌握在自己手中之外，還是因?yàn)檐嚻笠獱?zhēng)奪話語(yǔ)權(quán)，當(dāng)你的電動(dòng)車只賣(mài)10萬(wàn)元時(shí)，可以把業(yè)務(wù)全權(quán)交給靠譜供應(yīng)商，但假如當(dāng)電動(dòng)車價(jià)位區(qū)間升至30-50萬(wàn)元時(shí)，車型之間是品牌理念、安全理念的競(jìng)爭(zhēng)，主機(jī)廠的品牌重要性就體現(xiàn)出來(lái)了。
起名很重要
汽車賣(mài)得快，全靠車名帶。主機(jī)廠深諳名字對(duì)一臺(tái)新車的重要意義，電池命名同樣如此。
比亞迪“刀片電池”，以產(chǎn)品的外型設(shè)計(jì)特征來(lái)命名，稱得上電池技術(shù)命名上的一次創(chuàng)新，結(jié)合“佩刀安天下”的宣傳，讓一款原本只有技術(shù)人員才愿關(guān)注的電池安全解決方案，迅速被消費(fèi)者所熟知。
注：刀片電池
廣汽集團(tuán)的彈匣電池，采用同樣的命名邏輯，電池模組看上去像一個(gè)個(gè)彈匣，安置在電池包中，而模組內(nèi)的電芯，則像彈匣里的子彈一樣排列其中。
東風(fēng)嵐圖打造的琥珀/云母電池，亦是同樣的邏輯，該電池采用一種“三位隔熱墻”的電池包安全技術(shù)，又因兩款電池電芯所采用的隔熱材料顏色和形態(tài)酷似琥珀和云母，故稱之為琥珀/云母電池。
長(zhǎng)城汽車的大禹電池，并沒(méi)有根據(jù)電池形態(tài)或者隔熱材料的形態(tài)命名，而是通過(guò)一種全新的“變堵為疏”的設(shè)計(jì)理念，取名為“大禹”。眾所周知，大禹之前，治理洪水的解決方案是修建大壩和堤堰，把洪水?dāng)r在外面，其弊端是堤壩有被沖破的風(fēng)險(xiǎn)，而大禹治水的核心主張是“變圍堵為疏通”，開(kāi)通更多河道，把洪水全部引入大海。
可以看出，刀片、彈匣、琥珀/云母采用類似的命名邏輯，即通過(guò)電池（模組或電芯）設(shè)計(jì)形態(tài)命名，而大禹電池則以其“變堵為疏”的設(shè)計(jì)理念命名。個(gè)人認(rèn)為，刀片電池在命名上具有開(kāi)創(chuàng)性意義，而大禹電池在命名上同樣具有一定的創(chuàng)新性。
理念的不同
其實(shí)，刀片、大禹、彈匣、云母/琥珀，并不是說(shuō)主機(jī)廠要生產(chǎn)電芯，而是要自研一種電池系統(tǒng)安全技術(shù)，以詮釋它們對(duì)自家電動(dòng)車安全性的理解。當(dāng)然，兼具動(dòng)力電池供應(yīng)商身份的比亞迪比較特殊，它的刀片電池完全自研自產(chǎn)。
但是，從技術(shù)角度來(lái)看，四家電池系統(tǒng)的安全設(shè)計(jì)理念并不相同。
比亞迪刀片電池的創(chuàng)新在于通過(guò)結(jié)構(gòu)調(diào)整，解決了磷酸鐵鋰電池能量密度低的難題。在成組時(shí)，跳過(guò)“模組”，提升體積利用率，實(shí)現(xiàn)同樣空間內(nèi)安裝更多電芯的目標(biāo)，體積利用率提升50%以上，續(xù)航里程已經(jīng)達(dá)到了高能量三元鋰電池的同等水平。
解決了能量密度問(wèn)題，才能夠讓安全性更高的磷酸鐵鋰電池大范圍推廣，為保證其安全性，刀片電池采用「直列式排布結(jié)構(gòu)+高溫絕緣陶瓷防護(hù)+隔煙通道」設(shè)計(jì)，在規(guī)避正負(fù)極短路、短路防護(hù)、快速散熱等方面發(fā)揮優(yōu)勢(shì)。
彈匣電池通過(guò)層層圍堵，避免整個(gè)電池包熱失控。通過(guò)電芯超高耐熱穩(wěn)定性能提升，防止電芯熱失控后蔓延，極速降溫速冷系統(tǒng)，以及全時(shí)管控的電池管理系統(tǒng)，從電芯本征安全提升、到被動(dòng)安全強(qiáng)化、再到軟件主動(dòng)防控，確保電池系統(tǒng)安全。
注：琥珀電池
琥珀/云母電池設(shè)計(jì)核心理念在于，把火撲滅在燃燒起之前，電池起火必然由單個(gè)電芯引起，所以將“問(wèn)題電芯”就地隔離，避免熱擴(kuò)散和熱失控。采用三維隔熱墻技術(shù)，在電池包內(nèi)填充特殊有機(jī)硅復(fù)合材料，這種材料的特點(diǎn)是結(jié)合有機(jī)硅聚合物+低密度隔熱材料+阻燃劑（1000℃以上），形成高效的隔熱阻燃絕緣層，把每個(gè)電芯單元像“琥珀”一樣包裹其中，而云母電池則是在電池包內(nèi)加入層狀A(yù)l-Si云母和氣凝膠，且電芯和云母、氣凝膠會(huì)像云母石一樣層疊堆積。就像為每個(gè)電芯定制了“安全倉(cāng)”，假如某個(gè)電芯出現(xiàn)“暴躁”情況，也被圍堵在自己的“單間”內(nèi)。
長(zhǎng)城汽車的大禹電池技術(shù)則采用“變堵為疏”的設(shè)計(jì)思路，將氣流、火流按照設(shè)計(jì)通道安全疏導(dǎo)出電池包外。
注：大禹電池
大禹電池采用“控+導(dǎo)”相結(jié)合的設(shè)計(jì)思路，重視“控”的同時(shí)，也重視“導(dǎo)”。
“控”方面，實(shí)現(xiàn)電芯熱阻隔、模組級(jí)阻隔、絕熱材料對(duì)比，“導(dǎo)”方面，采用滅火盒阻火設(shè)計(jì)和PACK定向排爆，通過(guò)定向排爆流場(chǎng)、溫度場(chǎng)、阻火盒、傳導(dǎo)傳熱四個(gè)方面實(shí)現(xiàn)排爆、降溫、導(dǎo)熱等。
在熱源控制、隔離、冷卻、排出等領(lǐng)域，“大禹電池”融入了8項(xiàng)全新設(shè)計(jì)理念——“熱源隔斷、雙向換流、熱流分配、定向排爆、高溫絕緣、自動(dòng)滅火、正壓阻氧、智能冷卻”，以充分確保電池系統(tǒng)的安全性。
技術(shù)應(yīng)用方面的不同
刀片電池研發(fā)之初就為解決電池能量密度低的難題，必然深度綁定比亞迪擅長(zhǎng)的磷酸鐵鋰電池；琥珀/云母電池設(shè)計(jì)之初均選用的是三元鋰電芯，也就是嵐圖汽車對(duì)外公布的三星 SDI 的 NCA 811三元鋰電池。
彈匣電池和大禹電池則同時(shí)布局三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池，不過(guò)，在公開(kāi)資料中，并沒(méi)有查到廣汽彈匣電池三元鋰的正極材料鎳鈷錳含量的占比，眾所周知，鎳含量高低決定電池組的能量密度，鎳占比越高，動(dòng)力電池能量密度越大，熱穩(wěn)定性越差，也越容易失控，近幾年電池自燃事故頻發(fā)，且以811動(dòng)力電池居多的原因。
大禹電池則明確表示可滿足未來(lái)不同化學(xué)體系電芯應(yīng)用，NCM811三元鋰電池系統(tǒng)能量密度最高可突破190Wh/kg，大禹電池技術(shù)能夠滿足未來(lái)鎳含量提高，正極材料的穩(wěn)定性下降帶來(lái)的熱失控。
據(jù)了解，大禹電池技術(shù)數(shù)十項(xiàng)專利將對(duì)全社會(huì)免費(fèi)開(kāi)放，以推動(dòng)新能源汽車的發(fā)展，最大范圍保障用戶安全。
結(jié)語(yǔ)：
涉及電池安全，無(wú)論多少投入都不過(guò)分，電動(dòng)車帶給消費(fèi)者的購(gòu)車成本、續(xù)航里程、充電時(shí)間焦慮正在逐步緩解，不過(guò)熱失控安全仍然是影響用戶購(gòu)車選擇的關(guān)鍵因素，電池安全仍然無(wú)法保證絕對(duì)“零熱失控”。
目前實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)并接受市場(chǎng)考驗(yàn)的，只有刀片電池，其安全性得到市場(chǎng)認(rèn)可。彈匣電池和琥珀/云母電池分別應(yīng)用在廣汽Aion V和嵐圖FREE純電/插電車型上，但目前市場(chǎng)保有量都很小。
大禹電池技術(shù)的推廣落地，會(huì)相對(duì)慢一點(diǎn)，將于2022年開(kāi)啟對(duì)長(zhǎng)城汽車旗下新能源系列車型的全面應(yīng)用，沙龍品牌第一款車型即將首搭大禹電池技術(shù)并亮相。
