“起火”猶如一把達(dá)摩克利斯之劍，懸于新能源汽車產(chǎn)業(yè)的天空。數(shù)據(jù)顯示，今年以來國內(nèi)僅新能源乘用車就發(fā)生約30起自燃起火事件，涉及十多個品牌約20款車型。近期，通用汽車從全球召回近6．9萬輛雪佛蘭Bolt EV，現(xiàn)代汽車召回近7．7萬輛KONA電動汽車，原因都是因為LG化學(xué)供應(yīng)的動力電池存在起火隱患。

不斷的自燃起火事件刺激著公眾的神經(jīng)，也把被稱為電動汽車心臟的動力電池推上了風(fēng)口浪尖。為了破除電池包起火的安全魔咒，比亞迪推出了不起火的刀片電池，寧德時代研發(fā)出“只冒煙不起火”電池，越來越多的電池廠商加入到不起火電池的研發(fā)當(dāng)中。

只冒煙、不起火電池包

日前，在網(wǎng)絡(luò)上一段內(nèi)容為“不起火的欣旺達(dá)方案”視頻在迅速發(fā)酵，引發(fā)萬千網(wǎng)友關(guān)注。該視頻展示的是欣旺達(dá)惠州基地試驗場進(jìn)行的“加熱觸發(fā)電芯熱失控實(shí)驗”的全過程。在視頻中，實(shí)驗系統(tǒng)中的模組電芯在觸發(fā)熱失控后，現(xiàn)場有煙霧冒出，但并未出現(xiàn)明火。

圖為視頻截圖

此后，被觸發(fā)電芯溫度快速升至約600℃達(dá)至頂點(diǎn)后，開始逐漸下降。約20分鐘后，該電芯溫度已從約600℃降至約300℃；同時其周邊電芯溫度也隨之下降。約40分鐘后，被觸發(fā)的電芯溫度又下降至約120℃；約50分鐘后，該電芯溫度已經(jīng)降至約110℃，未觸發(fā)第二顆電芯。一個小時后，電芯溫度已經(jīng)下降到100℃以下；67分鐘后，電芯溫度又下降到60℃。

可以看到，在試驗中欣旺達(dá)的單個電芯在被觸發(fā)發(fā)生熱失控之后，整個電池包只冒煙不起火，整個系統(tǒng)自始至終都保持安全狀態(tài)。欣旺達(dá)電池研究院院長陳斌斌在視頻中談到，對電池系統(tǒng)而言，安全就是不能發(fā)生熱蔓延，不能因為起火或者是爆炸危害人身安全，或者是財產(chǎn)安全。

“要實(shí)現(xiàn)電池產(chǎn)品的安全，我覺得做到兩點(diǎn)就夠了。第一點(diǎn)是我們要識別出危險的因素，就是我們要很深入地理解電池系統(tǒng)的失效模式；第二點(diǎn)其實(shí)就是要對這些失效模式做有效的控制。”陳斌斌表示。

據(jù)陳斌斌透露，基于系統(tǒng)化的安全理念，欣旺達(dá)構(gòu)建了五層安全設(shè)計模型，從電芯設(shè)計、制造、模組、BMS再到PACK系統(tǒng)，嚴(yán)格把控每一個環(huán)節(jié)，成功創(chuàng)新研發(fā)出安全型的電池系統(tǒng)解決方案——“不起火的‘欣旺達(dá)方案’”。

讓三元電池不起火的材料秘密

眾所周知，刀片電池不起火很大程度上是源于磷酸鐵鋰材料本身的安全屬性，寧德時代不起火電池也是在材料上作了改進(jìn)。可以說，材料是整個電池安全系統(tǒng)的一個根本和基礎(chǔ)。

實(shí)際上，欣旺達(dá)不起火電池也是基于材料構(gòu)筑的安全堤壩。在視頻中，陳斌斌介紹說，在欣旺達(dá)的電池安全防護(hù)體系中，設(shè)計模型中的第一個層次，就是通過優(yōu)化材料本身的材料安全、熱安全和機(jī)械安全三個層面，來保證整個電芯的設(shè)計安全，并有多達(dá)169項專利予以支撐。

“材料的穩(wěn)定性是電芯安全的基因，我們基于對正極材料的認(rèn)識，借助第一性原理、計算，然后我們開發(fā)出來了更高熱穩(wěn)定性的正極材料。”欣旺達(dá)電芯研究院的院長／博士張耀說道，他表示，選擇什么樣的材料，決定什么樣的品質(zhì)，所以材料的選用是非常重要的。

張耀還談到，欣旺達(dá)還有極片的無機(jī)絕緣涂層，有隔離膜的絕緣涂層，這些涂層在電芯濫用情況下面，確保沒有內(nèi)短路的產(chǎn)生。不過，視頻中并沒有具體透露該電池是何種材料。為此，電池中國網(wǎng)的記者聯(lián)系到欣旺達(dá)相關(guān)負(fù)責(zé)人以一探究竟。

據(jù)欣旺達(dá)方面介紹稱，欣旺達(dá)的這款“不起火電芯”是鎳5X三元材料體系。我們知道，一般傳統(tǒng)上認(rèn)為，因為材料本身的特性，三元電池帶有會引發(fā)發(fā)生熱失控的“原罪”。那么，欣旺達(dá)的鎳5X三元材料體系又如何能擺脫“原罪”？

對此，張耀向記者介紹說，該電芯采用的高穩(wěn)定性鎳5X三元材料，相比同行的同等能量密度的正極材料，熱反應(yīng)溫度提升30℃，整體的反應(yīng)產(chǎn)熱量減少18％，在更高的溫度、更高的荷電狀態(tài)，具有更高的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

陳斌斌進(jìn)一步解釋稱，由于采用高電壓體系，其產(chǎn)熱比其它體系要低。同時它的熱穩(wěn)定性比較高，“就是它的這個熱失控的溫度，和它這個釋氧的溫度是比較高的，要高于其它體系30℃以上”。

實(shí)際上，除了材料本身的安全與熱安全，材料的機(jī)械安全保障也很重要。陳斌斌談到，我們開車的時候，經(jīng)常發(fā)生車底部的刮蹭變形。那么，底部變形到什么程度，里面的電芯還是安全的呢，“我們現(xiàn)在是可以做到底部變形15％以上，電芯還是很安全的這樣一個狀態(tài)”。陳斌斌說。

既然材料是電池安全最基礎(chǔ)的一個保證，那么在制造過程中如何來保證材料的這種安全性得到最大發(fā)揮？對此，張耀介紹說，欣旺達(dá)從電芯的原材料甄選采購，一直到供應(yīng)出貨，整個制造過程，是全流程、全要素地進(jìn)行品質(zhì)管控，涉及管控要素多達(dá)3000多個，并且在品質(zhì)防控中間嚴(yán)格執(zhí)行。

“除了采用行業(yè)里面最先進(jìn)的自動化設(shè)備之外，也采用了我們智能制造的生產(chǎn)體系，所以我們可以確保所有過程中間百分之百可追溯。”張耀說。此外，通過先進(jìn)高精度的工藝設(shè)備來進(jìn)行電芯制造，可以保障電芯的一致性。據(jù)介紹，欣旺達(dá)的公差可以達(dá)到正負(fù)0．3毫米，在行業(yè)內(nèi)居于領(lǐng)先地位，“做100萬個、1000萬個就像1個那么好”。

客觀而論，電池安全是系統(tǒng)工程，即便電芯材料安全也并不能保證萬無一失。退幾步說，如果五層防護(hù)體系中的前四層設(shè)計都失效了，那么最后怎么保證人身的安全？陳斌斌提到，除了電芯本身之外的材料，在電池的上蓋板設(shè)計中，欣旺達(dá)還采用了一種耐高溫的材料，就是假如電芯熱失控以后，它還可以防護(hù)人身安全。

電池中國網(wǎng)認(rèn)為，在新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中，安全問題重于泰山，行業(yè)從業(yè)者必須牢牢守住底線思維，防范風(fēng)險于未然。今年工信部組織制定的電動汽車強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)，特別增加了電池系統(tǒng)熱擴(kuò)散試驗，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)留安全逃生時間。

可以說，欣旺達(dá)“只冒煙、不起火”電池的問世，正是基于踐行“底線思維”的成果，同時證明了電池起火也并非不可破解的魔咒，相信隨著材料的創(chuàng)新、技術(shù)的進(jìn)步，新能源汽車行業(yè)必能構(gòu)筑起安全的后盾。

責(zé)任編輯：xj