鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量：1668次 | 2021年05月06日
彈匣電池技術(shù)是商業(yè)炒作，還是確有真材實(shí)料的黑科技？
導(dǎo)語：三元鋰離子電池的安全性研究，雖然不時傳來一些突破，但相關(guān)問題始終沒有得到徹底解決。但廣汽埃安最近推出的彈匣電池卻號稱讓動力鋰電池起火成為歷史，并且重新含義了三元鋰離子電池安全標(biāo)準(zhǔn)。彈匣電池技術(shù)是商業(yè)炒作，還是確有真材實(shí)料的黑科技？
李哲｜文
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在汽車行業(yè)，國人一直“以洋為尊”，所以國內(nèi)車企冒出了很多并沒有具體含義但頗為西化的品牌名，比如繽越、歐拉、埃安、哈弗……但這樣的名字多了以后，消費(fèi)者注意力發(fā)生分散，很多產(chǎn)品在營銷環(huán)節(jié)并不容易進(jìn)入消費(fèi)者的腦袋之中，反而要讓廠商花費(fèi)幾十倍的廣告力度，才能達(dá)到讓人記得住的效果。
有些車企意識到這個問題后，開始采取更具個性化的命名方式來推動產(chǎn)品的營銷。比如去年長城哈弗品牌旗下的SUV“大狗”，長城WEY品牌旗下的“坦克300”，名字一出，就瞬間吸睛無數(shù)，上市之后，也是叫好又叫座。之所以有這樣的效果，除了其產(chǎn)品質(zhì)量、性價比等因素之外，個性特點(diǎn)突出、符合產(chǎn)品調(diào)性、容易記憶且有美好聯(lián)想的名字顯然起到了很大的用途。
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%
“好名字”的效果不僅體現(xiàn)在汽車命名上，在汽車動力鋰電池這樣的工業(yè)品上，也同樣用途巨大。2020年三月，比亞迪將新一代磷酸鐵鋰離子電池命名為“刀片電池”。雖然刀片電池確實(shí)有不錯的技術(shù)優(yōu)勢，比如不錯的能量密度，更高的安全性、長循環(huán)的使用壽命、更低的成本等，但這個自帶“殺氣”的名字在傳播中顯然占據(jù)了很大的“便宜”，讓通常用在低端電動汽車型上的磷酸鐵鋰離子電池，瞬間“高大上”了起來。去年比亞迪的電動汽車“漢”可以在高端電動汽車市場中與全球所向披靡的特斯拉掰手腕，刀片電池絕對功不可沒。
或許是受到了比亞迪的啟發(fā)，三月十日，廣汽埃安在公布新一代動力鋰電池安全技術(shù)時，用了一個名字：彈匣電池。彈匣，從字面意思上的理解，就是裝子彈的匣子，一扣扳機(jī)，子彈從槍口噴射而出……比亞迪有刀片，埃安有彈匣，兩者相比，彈匣的名字，夠酷、夠狠，不落下風(fēng)。
不過筆者在看到這個名字之后，除了感受到了酷炫的信息之外，還有一絲懷疑，就是其產(chǎn)品性能是否可以匹配上這個名字？畢竟不到兩個月前，廣汽剛剛放過“8分鐘可充滿80％，NEDC續(xù)航里程1000公里”的電池“衛(wèi)星”，后來被證明不過是“文字游戲”。
那么彈匣電池是東施效顰的商業(yè)炒作，還是確有真材實(shí)料的黑科技？
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IP67防水，充放電分口 安全可靠
標(biāo)稱電壓：28.8V
標(biāo)稱容量：34.3Ah
電池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域：勘探測繪、無人設(shè)備
磷酸鐵鋰離子電池和三元鋰離子電池是全球電動汽車行業(yè)的兩大主流電池技術(shù)路線。磷酸鐵鋰離子電池的優(yōu)勢在于其安全性高，循環(huán)使用壽命長，另外因?yàn)榧庸け阋恕⒉缓掓嚨荣F重金屬，成本也更低。三元鋰離子電池的技術(shù)優(yōu)勢在于，能量密度更高，可以為汽車供應(yīng)更長的續(xù)航。
早年磷酸鐵鋰曾經(jīng)是電動汽車動力鋰電池領(lǐng)域的王者，2016年市占率高達(dá)6成。不過2016年之后，國家開始將電池系統(tǒng)能量密度納入考核標(biāo)準(zhǔn)，高能量密度、長續(xù)航里程的電動汽車成了補(bǔ)貼重點(diǎn)，這就讓能量密度更高、續(xù)航時間更長的三元鋰離子電池逐漸成了市場的寵兒。
不過相比于磷酸鐵鋰離子電池，三元鋰離子電池也有其顯著的短板，一個是成本更高，還有一點(diǎn)就是安全性較差。過充電、短路、溫度過高都容易導(dǎo)致三元鋰離子電池發(fā)生鼓包，甚至爆炸。我們看到的一些電動汽車自燃事故，大多都采用的是三元鋰離子電池組。
過去幾年，兩大主流電池技術(shù)都在猛補(bǔ)自己的短板，但與寧德時代的CTP技術(shù)、比亞迪的刀片電池技術(shù)，大幅提高了磷酸鐵鋰離子電池的能量密度不同，三元鋰離子電池的安全性研究，雖然時不時傳來一些突破，但相關(guān)問題始終沒有得到徹底解決。
但此次廣汽埃安的彈匣電池，卻號稱讓動力鋰電池起火成為歷史。據(jù)悉，為了驗(yàn)證彈匣電池的安全性，廣汽埃安聯(lián)合我國汽車技術(shù)研究中心首席專家、國家電池安全標(biāo)準(zhǔn)起草人之一劉仕強(qiáng)博士及其團(tuán)隊(duì)，對搭載了彈匣電池系統(tǒng)安全技術(shù)的三元鋰離子電池整包進(jìn)行了針刺熱擴(kuò)散試驗(yàn)。
相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果顯示，廣汽埃安的三元鋰（彈匣電池）整包在試驗(yàn)過程中熱事故信號發(fā)出5分鐘后，僅出現(xiàn)短暫冒煙，無起火和爆炸現(xiàn)象。靜置48小時后，電壓降至0V，溫度恢復(fù)至室溫。針刺后只有被刺電芯模塊熱失控，沒有蔓延到其他電芯。打開電池整包，觀察內(nèi)部結(jié)構(gòu)完好。
雖然有數(shù)據(jù)顯示被刺電芯熱失控時最高溫度達(dá)686．7℃，但能做到不蔓延、不起火、不爆炸，這確實(shí)也算得上是一個了不起的成績。埃安官方更是宣稱，彈匣電池首次實(shí)現(xiàn)了三元鋰離子電池整包針刺不起火，重新含義了三元鋰離子電池安全標(biāo)準(zhǔn)。
全球技術(shù)廠商尚未解決的難題，彈匣電池是如何實(shí)現(xiàn)的？我們先看下埃安官方的技術(shù)解密。
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汽車電池自燃通常是由于電池包中的個別電芯出現(xiàn)短路，導(dǎo)致局部溫度升高、電芯內(nèi)部反應(yīng)過熱并最終導(dǎo)致熱失控蔓延到整個電池包所致。針對這種情況，彈匣電池在結(jié)構(gòu)上采用了彈匣安全艙的設(shè)計(jì)，把每個電池包里的單獨(dú)電芯都獨(dú)立置于安全艙之內(nèi)，這樣就可以有效阻隔熱失控電芯的蔓延。而且彈匣電池不只是物理結(jié)構(gòu)上的設(shè)計(jì)優(yōu)化，而是一套包含軟硬件一體化的安全技術(shù)解決方法。其核心技術(shù)重要體現(xiàn)在以下幾個方面。
一：超高耐熱穩(wěn)定的電芯。在電芯技術(shù)上，廣汽埃安通過對電芯正極材料的納米級包覆及摻雜技術(shù)的應(yīng)用，有效提升了電芯的熱穩(wěn)定性，防止熱失控。電芯內(nèi)電解液也添加了新型添加劑，可以實(shí)現(xiàn)SEI膜的自修復(fù)，從而改善電芯壽命，降低電芯內(nèi)短路風(fēng)險。彈匣電池電芯中的電解液通過特殊電解液添加劑，在加熱至120℃以上時，在活性材料表面自發(fā)聚合形成高阻抗特性聚合物膜，大幅降低熱失控反應(yīng)產(chǎn)熱，使電芯的耐熱溫度提升了30％。
二：超強(qiáng)隔熱的電池安全艙。通過網(wǎng)狀納米孔隔熱材料和耐高溫上殼體設(shè)計(jì)，可以讓電池包內(nèi)的每個電芯都擁有超強(qiáng)隔熱的安全艙，一旦三元鋰電芯熱失控，安全倉設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了熱失控三元電芯不蔓延至相鄰電芯。同時，電池包上殼體能耐溫1400℃以上，從而有效保護(hù)整個電池。
三：極速降溫的速冷系統(tǒng)。通過全貼合液冷系統(tǒng)、高速散熱通道、高精準(zhǔn)的導(dǎo)熱路徑的設(shè)計(jì)，散熱面積提升40％，電池散熱效率提升30％，不僅在日常使用時能夠保障電芯工作在合理溫度延長電芯壽命，同時在電芯發(fā)生熱失控時有效防止熱蔓延。
四：全時管控的第五代電池管理系統(tǒng)。廣汽埃安通過采用最新一代車規(guī)級電池管理系統(tǒng)芯片，可實(shí)現(xiàn)每秒10次全天候數(shù)據(jù)采集，相比前代系統(tǒng)提升100倍?？梢?4小時對電池狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)異常時，立即啟動電池速冷系統(tǒng)為電池降溫。
通過上述這一系列硬件、軟件上的技術(shù)加持，彈匣電池大幅提升了三元鋰離子電池系統(tǒng)的安全性。而且更值得一提的是，安全艙的加入，并沒有影響電池的能量密度。據(jù)廣汽埃安官方介紹，搭載彈匣電池系統(tǒng)安全技術(shù)的電池包，相關(guān)于同類普通電池包，體積能量密度提升9．4％，重量能量密度提升5．7％，成本還下降10％。
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彈匣電池技術(shù)公布之后，市場上也很快冒出了一些質(zhì)疑之聲。這些聲音重要集中在以下幾點(diǎn)：
一是不是“首次”。有質(zhì)疑者認(rèn)為，不起火只冒煙的三元鋰離子電池去年九月份寧德時代就已經(jīng)宣布研制出來了，埃安宣稱彈匣電池首次實(shí)現(xiàn)了三元鋰離子電池整包針刺不起火，名不符實(shí)。
二是試驗(yàn)本身并不符合2015年國標(biāo)針刺實(shí)驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)?！?015版國標(biāo)GB／T31485－2015所規(guī)定，針刺實(shí)驗(yàn)就是將電池充滿電，用直徑為5－8mm的耐高溫鋼針，以（25±5）mm／s的速度，從垂直于電池極板的方向貫穿，貫穿位置宜靠近所刺面的幾何中心，鋼針停留在電池中，觀察1小時，不起火、不爆炸才算合格?！比欢鴱V汽的針刺實(shí)驗(yàn)使用的是電池包整體測試，電池包與電池單體電芯顯然并不能劃等號。
三是并沒有徹底屏蔽危險。試驗(yàn)中，電池包的“彈”在針刺后，溫度超過600度，被刺的那個“彈”已經(jīng)發(fā)生了熱失控，甚至匣也發(fā)生了融化，非常危險，只不過因?yàn)椤皬椣弧笔褂昧烁魺岵牧虾湍透邷貧んw以及降溫系統(tǒng)，從而將熱失控和熱擴(kuò)散限制在一個局部，從而阻止了電池包的起火。
基于以上觀點(diǎn)，有質(zhì)疑者認(rèn)為彈匣電池技術(shù)有炒作嫌疑，技術(shù)實(shí)力并不如官方宣傳的那樣。
那么彈匣電池的技術(shù)含金量到底如何？有業(yè)內(nèi)權(quán)威專家受訪時認(rèn)為，彈匣電池的確在三元電池耐高溫方面有了不小的進(jìn)步，但是對三元電池本身是沒有本質(zhì)上的技術(shù)突破。
首先從耐高溫的角度來看，彈匣電池提升了三元電芯耐熱溫度30％的確是不錯的進(jìn)步，但是普通高鎳三元電池的耐熱溫度差不多是200度，即便提高了30％也就250度左右，而磷酸鐵鋰500－600度才會出現(xiàn)熱失控相比，兩者差距依然很大。而針刺實(shí)驗(yàn)中彈匣電池其實(shí)還是冒煙了，也說明了電池內(nèi)部其實(shí)已經(jīng)出現(xiàn)一定程度的熱失控。
另外廣汽提到的正極材料的納米級包覆，也是一個很傳統(tǒng)和普通的做法，不管是磷酸鐵鋰還是三元都會做包覆。三元的包覆是為了減少副用途，和電解液形成一些隔離，減少和電解液的接觸同時防止溫度上升正極材料表面釋放氧氣新增燃燒。
至于能量密度提升和廣汽宣傳的四點(diǎn)核心技術(shù)并沒有太大關(guān)系，大概率是進(jìn)行了模組結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，削減了電池包內(nèi)部非必須部件比如像加強(qiáng)筋，多出的空間繼續(xù)添加正極材料，鋰離子多了，自然能量密度和續(xù)航能力就起來了。
不過受訪專家也承認(rèn)，即便彈匣電池沒有技術(shù)上的本質(zhì)突破，其進(jìn)步意義也是值得肯定的。畢竟對消費(fèi)者來說，只要電池包不會整個燒起來連帶汽車也被燒毀，局部電池冒煙是沒關(guān)系的，汽車不會有明火，安全性能無疑是大幅提升的。另外彈匣電池不存在產(chǎn)業(yè)化和工業(yè)化的一些難度，也不像刀片電池那么復(fù)雜的工藝，因此也更容易實(shí)現(xiàn)規(guī)?；慨a(chǎn)。
所以整體而言，彈匣電池是用傳統(tǒng)的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了三元鋰離子電池安全性的大幅提升。這假如說是一種巨大進(jìn)步顯然沒有問題，但說是“重新含義了三元鋰離子電池安全標(biāo)準(zhǔn)”或有拔高之嫌。
