鉅大LARGE | 點擊量：935次 | 2021年05月19日
“彈匣電池”給三元鋰離子電池的安全性提升了一個臺階？
去年，比亞迪公布了“刀片電池”，以其出色的電池安全性能博得了消費者的認(rèn)可，但同時也揭開三元鋰離子電池行業(yè)的痛。
三元鋰離子電池，由于其本身的化學(xué)特性，在受到一定程度的結(jié)構(gòu)破壞、極端高溫等情況下，會發(fā)生極其強烈的反應(yīng)，即熱失控，輕則劇烈燃燒，重則發(fā)生爆炸，并且很難在短時間內(nèi)撲滅。
而就在昨天三月十日，廣汽埃安公布了彈匣電池系統(tǒng)安全技術(shù)（簡稱“彈匣電池”），聲稱解決了三元鋰離子電池的這一難題，實現(xiàn)了三元鋰離子電池整包針刺不起火的安全標(biāo)準(zhǔn)。
在“彈匣電池”針刺實驗中，采用了最嚴(yán)苛的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了測試，電池包被刺穿后溫度快速提升至686度左右就開始回落，電壓開始下降，損傷處有白色煙霧出現(xiàn)，但無起火甚至爆炸現(xiàn)象出現(xiàn)。
并且在實驗結(jié)束靜置48小時后，電池也再無升溫或其他異?，F(xiàn)象發(fā)生。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
從電池包針刺實驗結(jié)果來看，“彈匣電池”不僅達(dá)到了國家要求標(biāo)準(zhǔn)，而且超過“5分鐘內(nèi)不爆炸”的要求，可以說給三元鋰離子電池的安全性提升了一個臺階。
盡管之前廣汽埃安因為公布“8分鐘超充、續(xù)航超過1000公里”的石墨烯電池技術(shù)而倍受質(zhì)疑，但畢竟?fàn)幷摰慕裹c集中在充電設(shè)施和電網(wǎng)端的能力，并非電池本身；所以抱著實事求是的態(tài)度，筆者認(rèn)真研究了一下所謂的“彈匣電池”。
廣汽的“彈匣電池”技術(shù)，本質(zhì)上是整個電池包的安全系統(tǒng)總稱，即包括電芯、電池包物理結(jié)構(gòu)、冷卻系統(tǒng)、管理系統(tǒng)四大塊的整體方法。
首先，“彈匣電池”所采用的電芯，通過采用納米級包覆和摻雜技術(shù)對陰極材料進(jìn)行優(yōu)化，來提高熱穩(wěn)定性，達(dá)到防止熱失控；在電解液中新增新型添加劑，能夠?qū)崿F(xiàn)SEI膜的自修復(fù)，以提高電芯的壽命和降低短路的風(fēng)險，同時這種添加劑還能夠在加熱至120度時，在活性材料表面聚合形成高阻抗的聚合物膜，降低熱失控時產(chǎn)熱量。
陰極材料也就是三元鋰離子電池名字的由來，例如常見的NCA鋰離子電池（鎳鈷鋁三元鋰離子電池）、NCM鋰離子電池（鎳鈷錳三元鋰離子電池）；而陰極材料的粘結(jié)劑和導(dǎo)電劑本身是熱失控的重要元兇之一，通過納米級包覆和摻雜技術(shù)，可以讓粘結(jié)劑和導(dǎo)電劑更加均勻覆蓋在鋰化合物上，從而降低熱失控后進(jìn)一步激化的連鎖反應(yīng)，進(jìn)而提高熱穩(wěn)定性，防止熱失控。
電解液中添加新型添加劑，雖然不清楚到底是什么樣的添加劑，但是假如能夠?qū)崿F(xiàn)SEI膜的自修復(fù)，則可以降低鋰枝晶、陰極材料損耗等現(xiàn)象的出現(xiàn)，進(jìn)而提高電芯壽命以及降低短路的可能性；同時熱失控時活性材料的劇烈反應(yīng)難以抑制的重要原因，是活性材料和不該相遇的成分能夠自由接觸導(dǎo)致的，假如添加劑使得活性材料表面形成了高阻抗的聚合物膜，那么即能夠抑制或者減小熱失控后的反應(yīng)劇烈程度，從而降低熱失控后出現(xiàn)的熱量。
其次，“彈匣電池”具備超強隔熱的安全艙，即電池包的物理外殼具有超強隔熱能力，通過網(wǎng)狀納米孔隔熱材料和耐高溫外殼，一方面實現(xiàn)外殼耐溫達(dá)到1400度，另一方面防止電芯熱失控蔓延至相鄰電芯。
外殼的耐高溫，解決的其實是兩個問題，一個是外部高溫導(dǎo)致內(nèi)部電芯的不穩(wěn)定，防止電池以外的溫度引起電池包發(fā)生危險，另一個則是假如內(nèi)部熱失控后，防止熱量傳播至外界，保障車內(nèi)人員的安全。而隔熱材料本身則是杜絕內(nèi)部的電芯與電芯之間的熱傳導(dǎo)問題，由于電動汽車所采用的電池都是幾十個甚至上百個電芯組合成的電池包，所以發(fā)生燃燒甚至爆炸的重要原因之一，就是電芯之間出現(xiàn)的連鎖反應(yīng)導(dǎo)致的，而假如能夠控制住電芯熱失控的蔓延，則可以將危險降很多倍。
再其次，“彈匣電池”配備了急速降溫的溫控系統(tǒng)，廣汽通過全貼合液冷結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了散熱面積提升40%，散熱效率提升30%，有效防止熱蔓延。
全貼合的結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)更加精準(zhǔn)的導(dǎo)熱路徑以及最大效率的散熱過程，提高溫控系統(tǒng)的降溫速度。而溫控系統(tǒng)是扼殺電池?zé)崾Э氐挠行Х烙侄沃?，在溫度上升的階段，假如能夠盡快控制住“問題”電芯的溫度，即可盡快控制住熱量擴散，以防其他電芯受熱出現(xiàn)危險。
最后，“彈匣電池”采用了全時管控的電池管理系統(tǒng)，通過采用全新的芯片，系統(tǒng)可以實現(xiàn)10次/秒全天候的數(shù)據(jù)采集，發(fā)現(xiàn)溫度異常時，立即啟動溫控系統(tǒng)為電池降溫。從而實現(xiàn)第一時間發(fā)現(xiàn)危險并及時采取相應(yīng)措施。
其實管理系統(tǒng)是“預(yù)防”熱失控的最前端主動手段，在這里假如能夠及時發(fā)現(xiàn)危險并采取措施遏制，比之后發(fā)生電芯熱失控后再被動防止加劇要重要的多。
總結(jié)來看，廣汽埃安所謂的“彈匣電池”，是一套完整的三元鋰離子電池包安全解決方法，并且沒有出現(xiàn)什么“雷人”的黑科技，都是研究和業(yè)界認(rèn)可的解決電池安全的方式方法，只不過每個細(xì)節(jié)中都蘊含著各家獨有的研究成果和技術(shù)秘密，所以從實際結(jié)果來看，的確頗有成效。
三元鋰離子電池具有如此危險的特性，之所以還是被廣泛采用，最重要的原因是三元鋰離子電池的能量密度較高、生產(chǎn)技術(shù)相對成熟；而作為電動汽車最重要的痛點之一，續(xù)航里程和電池的能量密度息息相關(guān)，當(dāng)然，成本也是一大關(guān)鍵因素。
盡管各家電池廠商都在嘗試通過改變或者添加電池本身材料，來增強三元鋰離子電池本身的安全性；但是同時由于成本和量產(chǎn)的限制，目前無論哪種三元鋰離子電池，僅從單電芯角度來看，只能提升一定程度的安全性。
所以有關(guān)三元鋰離子電池的安全性看待，本就不應(yīng)該單純關(guān)注三元鋰離子電池本身，這就像是汽油相同，單純提高汽油的安全性本就不現(xiàn)實；廣汽埃安“彈匣電池”通過整套系統(tǒng)每個方面的提升，最終將優(yōu)勢聚合在一起，才實現(xiàn)了“針刺不起火不爆炸”的結(jié)果，無論是方向還是實際結(jié)果，都非常正確。
其實也能看出廣汽埃安有關(guān)電池安全的理解和投入資源的程度之深。
但是話又說回來，無論是從實驗結(jié)果，還是對“彈匣電池”的技術(shù)解析，筆者并不質(zhì)疑這套系統(tǒng)的能力和實際表現(xiàn)；不過對整個電池包每個部分如此的優(yōu)化改進(jìn)，廣汽稱在供應(yīng)如此強的安全性同時，體積能量密度提升了9.4%，重量能量密度提升了5.7%，最夸張的是成本卻降低了10%。
因為成本的下降，意味著整套系統(tǒng)的量產(chǎn)量力很高，而“彈匣電池”還未問世，廣汽就稱做到“加量不加價”，甚至還降價，多少有些令人難以相信。
不過信不信并不重要，廣汽埃安稱今年開始“彈匣電池”就會搭載于自家車型上，到時候看實際的車價就一目了然。
最后筆者真的想吐槽一句，我國的這些電池廠商起名字是照著“亮劍”來的么，是不是下一款號稱安全的鋰離子電池，該叫“意大利炮”了。
