說到新能源車，大家最關(guān)心的點(diǎn)必然是電池安全。

有調(diào)查機(jī)構(gòu)表示，我國2020年新能源車自燃起火事故共計(jì)61起，事故的原因大部分由動(dòng)力電池導(dǎo)致，而這當(dāng)中因?yàn)闄C(jī)械觸發(fā)引起的內(nèi)短路就是主要因素。

“機(jī)械觸發(fā)”換句話說，就是外物撞擊。

雖然說動(dòng)力電池有層層盔甲保護(hù)，但正所謂“常在河邊走，哪有不濕鞋”，這些平鋪車底的電池被磕傷時(shí)有發(fā)生，我們皆電的大佬@大朱 ，這位視Model 3如老婆一樣的人也中過招。

而為了保障動(dòng)力電池在受到物理攻擊之后不起火不爆炸，車企們紛紛使出了渾身解數(shù)。前有比亞迪刀片電池，后有廣汽埃安彈匣電池（技術(shù)）、長城大禹電池。

眾所周知，電池的性能和安全性成反比，能量密度越高，安全性就越差。那安全性指的是什么，國家又如何定義安全呢？

不起火不爆炸就行，冒煙我不管？

今年，我國正式實(shí)施《電動(dòng)汽車安全要求》、《電動(dòng)客車安全要求》以及《電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池安全要求》三項(xiàng)強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)。此次標(biāo)準(zhǔn)增加了電池系統(tǒng)（電池組）熱擴(kuò)散試驗(yàn)，要求電池單體發(fā)生熱失控后，電池系統(tǒng)在5分鐘內(nèi)不起火不爆炸，為乘員預(yù)留安全逃生時(shí)間。

也就是說，電池組不起火不爆炸才算符合國家標(biāo)準(zhǔn)。不過這個(gè)東東讓我心里賊忐忑，難道不起火不爆炸，冒濃煙也可以？就連人機(jī)工程學(xué)也要考慮心理因素，自燃這么大件事居然把標(biāo)準(zhǔn)放這么低…

所以我認(rèn)為，在滿足國家標(biāo)準(zhǔn)的前提下，電池能做到不冒煙，甚至沒有肉眼可見的變化才是真安全。那這三款電池到底誰最安全，不妨先從電池結(jié)構(gòu)說起。

電芯變成電池組，猶如聚沙成塔

動(dòng)力電池組的結(jié)構(gòu)可以分為三層，分別是電池單體、電池模組以及動(dòng)力電池系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱電池組）。

電池單體，也就是我們常說的電芯，它是組成動(dòng)力電池最小的單元，由正負(fù)極、電解質(zhì)、隔膜等組成。目前常見的電芯形態(tài)有圓柱形（如18650、21700）、方盒形（如VDA-PHEV2）以及軟包，其中圓柱形電芯、VDA方盒形電芯是目前裝機(jī)量最大的電芯類型。

和軟包電池相比，圓柱形電芯、VDA方盒形電芯的生產(chǎn)工藝更成熟，成本控制也更為出色，不過我倒是更看好軟包電池，除了因?yàn)樗哪芰棵芏缺攘硗鈨烧吒咧猓€在于它的尺寸、造型支持自定義，能更好地利用底盤空間。

把N個(gè)電池單體進(jìn)行串聯(lián)、并聯(lián)焊接在一起，再加個(gè)模塊控制器，就是電池模組了。而N個(gè)模組組合在一起，再加些控制單元、采集系統(tǒng)以及冷卻系統(tǒng)，就構(gòu)成了一個(gè)完整的動(dòng)力電池組。這時(shí)候就可以拎去裝車。

對(duì)電池組結(jié)構(gòu)有了基本了解之后，我們?cè)偃タ纯吹镀姵?、彈匣電池、大禹電池到底施展了什么魔法來保障安全?/p>

刀片電池

上文說到，傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是把電芯裝成模組，模組再裝成電池組，而刀片電池是一種全新設(shè)計(jì)理念，它采用了長條形電芯設(shè)計(jì)，省去了中間組成模組的環(huán)節(jié)，N個(gè)刀片電池直接能構(gòu)成電池組。

刀片電池有很多規(guī)格，長度可以在435~2500mm之間變換，目前主流應(yīng)用的規(guī)格長/高/厚度分別為960/90/13.5mm，又長又薄，看起來就像刀片一樣。

那刀片電池又有什么優(yōu)勢(shì)呢？

簡(jiǎn)單來說，刀片電池因?yàn)槿∠四＝M設(shè)計(jì)，所以電池二級(jí)零部件數(shù)量減少了40%，這除了大幅減低物料成本之外，還使電池組體積能量密度顯著提升，據(jù)國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局公布的數(shù)據(jù)，刀片電池可使普通電池包體積比能量密度從251Wh/L提升至332Wh/L，這也是搭載刀片電池的漢EV NEDC續(xù)航能達(dá)到605km，比很多三元鋰電車型都要強(qiáng)的原因。

當(dāng)然刀片電池的出現(xiàn)，更多是為了安全性考慮。首先刀片電池本質(zhì)是磷酸鐵鋰電池，磷酸鐵鋰正極材料的熱穩(wěn)定性比三元鋰好不少，在500℃以內(nèi)都有著極高的穩(wěn)定性，反觀三元鋰超過200℃就可能發(fā)生熱失控。

除了化學(xué)成分帶來的優(yōu)越性之外，刀片電池還采用了疊片工藝。傳統(tǒng)的卷繞工藝在極片隔膜制成電芯后，兩側(cè)/拐角邊緣位置的電極存在較大曲率，在反復(fù)的充放電過程中容易產(chǎn)生波浪狀變形，從而使內(nèi)部結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定導(dǎo)致安全隱患，而疊片工藝就沒有這個(gè)問題。再加上疊片內(nèi)阻更低，發(fā)熱也更小，在工作時(shí)也不易發(fā)生膨脹。

另外因?yàn)樵煨陀直∮珠L，每一片電芯都有著很大的熱交換面積，而比亞迪又在電芯之間設(shè)計(jì)了導(dǎo)熱層，所以各電芯的最大溫差能控制在1℃以內(nèi)，目前行業(yè)普遍是5℃。

通過結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，刀片電池能通過最苛刻的針刺試驗(yàn)，針刺過程中不起火不爆炸，滿足了國家強(qiáng)制執(zhí)行的安全標(biāo)準(zhǔn)，另外它還不冒煙，安全閥溫度也不過60℃，可以說是真的安全。目前這款電池已經(jīng)裝配在比亞迪全系電動(dòng)車上，如宋PLUS EV、漢EV等等。

此外，刀片電池還能適配DM-i車型，像最近大熱的宋PLUS DM-i就搭載了刀片電池，按純電續(xù)航里程劃分51km以及110km兩個(gè)版本，電池容量分別為8.3kWh以及18.3kWh。實(shí)話說，110km已經(jīng)領(lǐng)先不少同級(jí)PHEV車了。

彈匣電池

在比亞迪發(fā)布刀片電池之后，廣汽埃安在今年3月發(fā)布了彈匣電池技術(shù)，別的先不說，光這個(gè)名字就有狙擊刀片電池的意思。

而與刀片電池通過改變電芯結(jié)構(gòu)不同的是，彈匣電池主要通過打造一個(gè)“安全保護(hù)殼”保障安全，簡(jiǎn)單來說就是把電芯一個(gè)一個(gè)放在安全艙中，就像彈匣里的子彈。這個(gè)子彈既能是三元鋰，也能是磷酸鐵鋰。

先說說彈匣電池的最小能量個(gè)體——電芯，三元鋰版本的電芯通過正極材料、SEI膜、電解質(zhì)的優(yōu)化去提升穩(wěn)定性。

例如正極材料采用了納米級(jí)包覆及摻雜技術(shù)，電解液也添加了不少玩意，讓SEI膜能自我修復(fù)，在高溫時(shí)還能形成高阻抗聚合物延緩熱失控的發(fā)生。

這些電芯層面的技術(shù)應(yīng)用是通過合作伙伴一起實(shí)現(xiàn)的，效果怎樣我們不得而知，畢竟沒給電芯單獨(dú)做過針刺試驗(yàn)，這些“納米級(jí)”的詞匯讓我有點(diǎn)摸不著頭腦…

相較于電芯的改進(jìn)，這個(gè)安全艙就大有來頭了。一般的模組上蓋不能承受熱失控帶來的高溫，融化的上蓋會(huì)析出有毒、易燃的混合氣體，這對(duì)于本來就熱失控的電芯來說可謂火上澆油。而彈匣電池采用了耐高溫（超1400℃）材料制成，并在電芯之間采用了隔熱材料，很大程度上起到阻燃、隔熱的效果，即便是其中一個(gè)電芯發(fā)生熱失控，那也不會(huì)波及到其他電芯。

當(dāng)然，彈匣電池的內(nèi)部還采用了全貼合液冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)，配合第五代電池管理系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)24小時(shí)對(duì)電池的監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)異常就會(huì)啟動(dòng)電池速冷系統(tǒng)為其降溫。

有意思的是，彈匣電池也進(jìn)行了針刺試驗(yàn)，但和刀片電池不同的是，彈匣電池針刺用的是整包，刺入的位置也和刀片電池不同。簡(jiǎn)單來說，彈匣電池用的是新國標(biāo)測(cè)試方法，而刀片電池用的是老國標(biāo)，新國標(biāo)比老國標(biāo)寬松得多。

而從試驗(yàn)結(jié)果看，搭載三元鋰電芯的彈匣電池在被刺穿后局部溫度超過600℃，而且還冒煙，被刺穿的那個(gè)“彈”明顯發(fā)生了熱失控，只不過因?yàn)闅んw采用了阻熱阻燃材料，所以熱擴(kuò)散被限制在一個(gè)局部，從而阻止了整個(gè)電池包起火爆炸。

而磷酸鐵鋰版本的彈匣電池穿刺后的表現(xiàn)明顯好得多，無爆炸起火，也無濃煙冒出，達(dá)到了和刀片電池一樣的效果。但個(gè)人認(rèn)為刀片電池還是要先進(jìn)一些，畢竟它沒有模組設(shè)計(jì)，能量密度一定比磷酸鐵鋰版的彈匣電池高得多。而且刀片電池刺的是電芯，彈匣還停留在刺電池組的水平。

不過單說三元鋰電那個(gè)版本，能不起火不爆炸已經(jīng)是個(gè)大進(jìn)步了。目前搭載彈匣電池的車型有AION Y以及AION?S?Plus兩款。

大禹電池

繼“刀片”和“彈匣”之后，第三款主打安全的電池在6月底問世，它就是長城大禹電池。大禹電池和彈匣電池路線相似，它們都主要通過電池組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)去提升安全性。

大禹電池目前僅有三元鋰版本。而之所以用“大禹”命名，是因?yàn)殚L城用了大禹治水“堵不如疏”的理念。

“堵不如疏”主要體驗(yàn)在熱源隔斷、雙向換流、熱流分配、定向排爆、自動(dòng)滅火以及智能冷卻這幾項(xiàng)針對(duì)熱失控的方案。

首先是熱源隔斷，大禹電池在電芯之間使用了雙層復(fù)合材料，可以起到隔熱、阻燃的作用，而雙向換流+熱流分配則可以把熱量安全分?jǐn)偟秸麄€(gè)電池包上，這些方案能實(shí)現(xiàn)的效果其實(shí)和彈匣電池有異曲同工之處。

此外，它還結(jié)合了電芯防爆閥位置，設(shè)計(jì)出熱失控后火流路徑，通過分流、導(dǎo)流等手段把火源快速引導(dǎo)到滅火通道后安全排出，這也是我們?cè)谝曨l中看到電池組局部會(huì)突然向外噴煙的原因。當(dāng)然彈匣電池也有多個(gè)排氣口，在針刺試驗(yàn)中也通過排氣口泄壓降溫，估計(jì)要把它們拆散才能看出兩者有何區(qū)別了。

不過在試驗(yàn)方式上，大禹電池沒有選擇最嚴(yán)苛的針刺試驗(yàn)，而是選擇另外一種同樣符合國家規(guī)定的測(cè)試方式——加熱。在試驗(yàn)中，將位于中心位置的雙電芯加熱到熱失控狀態(tài)，最高溫度超過1000℃，通過滅火通道排出的氣體也超過100℃，整個(gè)電池包也沒有起火和爆炸，但伴隨著濃煙，由此可以看出，無論是彈匣電池還是大禹電池，目前對(duì)于三元鋰電熱失控也沒有一個(gè)完美的解決方案。

大禹電池預(yù)計(jì)在2022年開始搭載在量產(chǎn)車上。

動(dòng)力電池是否安全，關(guān)鍵看結(jié)構(gòu)

由此可以看出，三種電池在技術(shù)路線上有很大差異。

首先是刀片電池選擇了天生比三元鋰安全的磷酸鐵鋰，通過強(qiáng)化生產(chǎn)工藝，優(yōu)化電芯結(jié)構(gòu)徹底避免了熱失控的發(fā)生，而且它還減少了模組的零件數(shù)量，降低了成本，更關(guān)鍵的是刀片的結(jié)構(gòu)大大提高了電池組能量密度，讓磷酸鐵鋰車型的續(xù)航也能輕松達(dá)到600+km?？梢哉f是“一石多鳥”的高階玩法。

當(dāng)然，能大幅改變電芯結(jié)構(gòu)也體現(xiàn)了比亞迪極高的新能源產(chǎn)業(yè)鏈垂直整合水平，正如愛信之于豐田那樣。目前尚沒有任何一家新能源車企能達(dá)到這種水平。

至于彈匣電池和大禹電池，它們的思路都十分相似，均選擇了強(qiáng)化電池系統(tǒng)在面對(duì)電芯熱失控時(shí)的整體控制能力，只不過彈匣還對(duì)電芯進(jìn)行了定制（定制程度遠(yuǎn)不如刀片電池），而且也能適配磷酸鐵鋰電芯。

由此可見，動(dòng)力電池是否安全，關(guān)鍵還得看結(jié)構(gòu)。要是最后讓我選一個(gè)，那肯定選刀片電池了，畢竟它的續(xù)航最實(shí)在呀…