文/朱可夫

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日前，廣汽埃安發(fā)布了彈匣電池2.0技術(shù)，并在發(fā)布會上做了頗為吸引眼球的槍擊測試。測試人員在15米處對彈匣電池2.0預(yù)留射擊口進(jìn)行射擊，之后電池未發(fā)生起火和爆炸，拆開外殼后，整體結(jié)構(gòu)相對完整。

由此也引發(fā)了部分網(wǎng)友討論：有人認(rèn)為這種測試完全脫離了用戶的用車場景，是一種宣傳噱頭，有人認(rèn)為比亞迪的針刺、嵐圖的20噸擠壓電池測試才更切合實(shí)際。當(dāng)然也有用戶認(rèn)可這種測試，認(rèn)為這模擬的是一種極限場景，有參考意義……

今天我們拋開現(xiàn)象看本質(zhì)，聊聊大熱門的“刀片電池”、“彈匣電池2.0”在設(shè)計上各自都有什么優(yōu)缺點(diǎn)。

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刀片電池近幾年在業(yè)界有著響亮的名號。2020年3月，比亞迪正式發(fā)布“刀片電池”，并率先應(yīng)用在了漢EV車型上，次年推廣至旗下全系純電車型，改變了乘用車行業(yè)對三元鋰電池的依賴。

比亞迪“刀片電池”是一種采用全新結(jié)構(gòu)的“超級磷酸鐵鋰電池”，它將磷酸鐵鋰電芯長度陣列式排封裝在“600mm ≤ 第一尺寸 ≤ 2500mm ”的電池包中，通過陣列的方式將大電芯排布在一起，就像“刀片”一樣堆疊在電池包里面。

這種工藝將正極片、負(fù)極片模切裁斷成單片，極片長度約1000mm，在隔膜中按照設(shè)定的層數(shù)疊成極芯，并通過熱壓將極片與隔膜固定。另外，刀片電池內(nèi)部還使用了陶瓷涂層，當(dāng)電芯發(fā)生內(nèi)短時，避免發(fā)生劇烈反應(yīng)。

對比更早之前的有模電池包，“刀片電池”改變了電池包的封裝工藝，體積比能量密度提升了50%。

相比三元鋰電池的冒煙、爆裂、噴火燃燒和瞬間升溫至600-700℃，發(fā)生熱失控，“刀片電池”在穿刺后無明火，電池表面溫度在30-60℃左右。

這里我們花些篇幅說說針刺測試：

早前，國標(biāo)GB/T 31485-2015《電動汽車用鋰離子動力蓄電池安全要求及試驗(yàn)方法》規(guī)定，針刺實(shí)驗(yàn)要將電池單體充滿電，用直徑為5-8mm的耐高溫鋼針，從垂直于電池單體極板的方向貫穿，鋼針停留在電池中，觀察1小時，不起火、不爆炸才算合格。

可是，針刺測試一直是難以逾越的鴻溝，一戳就“火”成為常態(tài)，難度極高。以致于2021年1月1日起實(shí)施的新國標(biāo)GB 38031-2020《電動汽車用動力蓄電池安全要求》，將針對電池單體和模塊的“針刺測試”給刪除了。

埃安前不久公布的一份資料顯示，“當(dāng)前國標(biāo)動力電池安全試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)包含針刺、跌落、燃燒、沖擊等，其中針刺是最高的電池車規(guī)級安全標(biāo)準(zhǔn)，它要求電池在被8mm鋼針穿刺后5分鐘不起火，此前行業(yè)只有不到百分之三的品牌的電池能通過”。

查閱新國標(biāo)GB 38031-2020我們發(fā)現(xiàn)，其實(shí)埃安說的并非是針對電池單體和電池包部分進(jìn)行“針刺測試”，而是在新國標(biāo)附錄C《熱擴(kuò)散乘員保護(hù)分析與驗(yàn)證報告》中，“針刺測試”作為一種引發(fā)熱擴(kuò)散、進(jìn)而導(dǎo)致乘員艙發(fā)生危險的方法之一被列出，新國標(biāo)要求廠商在危險來臨之前5min，應(yīng)提供一個熱事件報警信號。

可以看出，即便是由于難度過高，在新國標(biāo)“電池單體”和“電池包”規(guī)范中刪除了針刺測試，可是在其他項(xiàng)目里，它作為一種誘因依然存在。

知乎上，清華博士姚昌晟在《特斯拉自燃的幕后黑手——說說鋰電池?zé)崾Э亍芬晃闹蟹治龅溃骸盁崾Э氐恼T因有三類，分別是機(jī)械電氣誘因、電化學(xué)誘因和熱誘因。”而機(jī)械電氣誘因，就是碰撞、針刺等，槍擊其實(shí)也是機(jī)械電氣誘因的一種。

那么，為什么新國標(biāo)中針刺測試仍然作為一種引發(fā)熱失控的方法被使用，而并沒有槍擊測試呢？

這其實(shí)很好理解，槍擊測試只在彈頭穿過電池的瞬間引發(fā)接觸和短路，這一過程是瞬時的，之后子彈就會脫離已穿透的電池。針刺測試則有很大不同，測試探針穿過電池單體時，接觸很緊密，短路時間長，熱失控風(fēng)險要更高一些。

所以我們不得不承認(rèn)的是，迄今為止，針刺測試仍然是動力電池極為苛刻的測試。

再回到刀片電池的CTP式結(jié)構(gòu)設(shè)計，它的好處主要有三個：

其一，集成效率提升很大，同樣空間可以裝入更多電芯，增加了能量密度；

其二，這種刀片形狀的設(shè)計，電芯在結(jié)構(gòu)上更加安全；

其三，也是非常關(guān)鍵的一點(diǎn)，“刀片電池”回路較長，正負(fù)極直接連通后，瞬間產(chǎn)生的熱量不是那么多，升溫慢，有良好的熱擴(kuò)散性能。

可以看出，刀片電池的邏輯在于優(yōu)化電芯單體，設(shè)計邏輯是集中提升電芯的各項(xiàng)指標(biāo)，主動優(yōu)化降低電芯潛在的風(fēng)險，后續(xù)一切也都不是問題。

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廣汽埃安發(fā)布的彈匣電池2.0的設(shè)計邏輯有很大不同，它的設(shè)計思路更傾向于“萬一熱失控之后，電池內(nèi)部如何避免進(jìn)一步起火燃燒”。

與刀片電池一樣，彈匣電池2.0也引入了陶瓷材料，增加了電極界面韌性。不過彈匣電池2.0沒有刀片電池長度獲得的物理優(yōu)點(diǎn)，于是廣汽埃安將視角轉(zhuǎn)向了“萬一熱失控后，電池組系統(tǒng)如何阻燃、如何滅火”。

這時，埃安在彈匣電池2.0的電解液中加入了復(fù)合集流體材料，在熱量聚集時快速坍縮，避免電池內(nèi)部進(jìn)一步短路；引入了耐氧化阻燃劑，高溫激活后，捕獲燃燒反應(yīng)的自由基，截斷燃燒條件。

材料上，彈匣電池2.0的電芯引入了阻熱相變材料。相對常規(guī)材料，這種材料的相變潛熱有所提升，在溫度維持不變的基礎(chǔ)上可以吸收大量的熱量，配合其他隔熱材料，隔熱性能有不小的改觀。

對于電池整包，埃安設(shè)計了電芯滅火系統(tǒng)。利用低熔點(diǎn)合金構(gòu)成了滅火腔，在較小的高度空間內(nèi)儲存滅火劑、自定位熱失控電芯和定點(diǎn)噴淋。發(fā)生熱失控時，滅火劑可以在吸熱氣化的同時，捕捉燃燒鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的自由基，形成惰性氣體氛圍，消除排氣中的火星和99.5%的PM10。

同樣的，彈匣電池2.0也是一種磷酸鐵鋰動力電池，材料上，正極材料鎳鈷錳摩爾比為55%:12%:33%，系統(tǒng)能量密度180Wh/kg。

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那么刀片電池和彈匣電池2.0，該怎么選呢？

其實(shí)這個問題并不太好回答，兩種電池應(yīng)對安全的策略并不相同，正如前文所述，刀片電池重點(diǎn)在電芯單體研發(fā)，傾向于以“刀片”形狀的物理屬性，解決動力電池的安全、能力密度等問題，側(cè)重點(diǎn)在電芯設(shè)計，好處是穩(wěn)定可靠；

彈匣電池2.0在電芯層級也引入了新材料新思路，其重點(diǎn)在電池整包，力圖做到"萬一發(fā)生熱失控，怎樣降低后果"，但彈匣電池2.0的結(jié)構(gòu)非常冗余，想要做到面面俱到并非一件容易的事，搞不好反倒弄巧成拙。

某種意義上，廣汽埃安彈匣電池2.0的整包安全技術(shù)方案，相比針對電芯的單體方案研發(fā)更復(fù)雜，需要解決從電芯到模組，再到系統(tǒng)的多方位安全，系統(tǒng)可靠與否，還需要根據(jù)其上車后的表現(xiàn)進(jìn)一步觀察。同時作為先行者，刀片電池已經(jīng)全面搭載在了比亞迪新能源產(chǎn)品上，已經(jīng)得到了多方位的驗(yàn)證，銷量口碑都還不錯。

不過站在“不管白貓黑貓，能抓住老鼠就是好貓”的角度，我們依舊希望無論是刀片電池、彈匣電池2.0，還是寧德時代的麒麟電池、長城的大禹電池，未來都能成長為主流的動力電池技術(shù)路線，占據(jù)市場主力位置，合力書寫中國汽車品牌和供應(yīng)鏈的新紀(jì)元。