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汽湃观察 | 纯电动车越来越多,电池的安全程度如何了?
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汽湃观察 | 纯电动车越来越多,电池的安全程度如何了?

2021年07月16日 17:45
来源:汽湃

[车友头条-车友号-汽湃]  

“跑得快的,不一定是赢家,因为它可能最后起火自燃了” 在全球 新能源汽车市场,一直存在着一些“痛点问题”。什么充电慢、续航里程短,这些“痛点”在很多消费者心目中其实根本算不了什么事儿;真正令人担忧的是, 新能源汽车的电池系统安全性问题。毕竟, 新能源汽车自燃的惨剧已经太多太多……

如今,各家车企也都在电池安全领域稳步发展。不久前, 吉利旗下的 极氪汽车完成了三元 锂电池的针刺试验。而结果显示:在钢针刺入电池包触发热失控后,电池包BMS及时触发热事件报警信号。与此同时,电池包虽然冒烟,但并未起火、燃烧,并且在24小时后,电压降低至0V,圆满地经受住了这一考验。这一次的试验,也让很多消费者看到了 新能源汽车的安全姿态。其实,纵观全球范围内, 新能源汽车的安全性都已经有了长足的进步,今天,我们就展开来聊一聊。

这些极端测试,让新能源安全得到了保障 在全球,很多负责任的车企或者是零部件供应商,为了验证 新能源汽车电池的安全性,都会对电池系统做出“惨无人道”的验证性测试。在这两年以来,也有越来越多的企业敢于“亮剑”。

在国内,除了 吉利旗下的 极氪进行了针刺试验外, 比亚迪的刀片电池、 广汽埃安的弹匣电池、宁德时代也进行了多次这样的试验。而结果显示,它们的电池组都能在这种极端环境下确保安全。而 比亚迪刀片电池的针刺试验结果更有意思,在发生穿刺后,其电池表面温度保持在30-60℃,并且无烟无明火,可以说让用户们感到十分安心。

而放眼合资品牌,上汽通用也十分喜欢用严苛的测试来确保电池的安全性。举个例子,在 别克微蓝系列车型的开发过程中,上汽通用与通用美国实验室进行了严格的试验,其电池经过了穿刺、挤压、浸泡、火烧、过充、过放及短路等七重10多项极限安全检测,而试验结果也表明,其电池安全性是极为可靠的。

除了这几家车企外,还有一家车企在 新能源汽车安全领域十分“低调”,这两年来,并未公开过新能源电池组安全测试,但全球消费者都知道他们的纯电动汽车很安全。这家车企就是 日产,旗下的LEAF 聆风纯电动汽车,在上市十年来,保持着零自燃事故的记录,其安全性可谓是深入人心。

那么,这些“敢于亮剑”的车企,到底都掌握了怎样的技术、做出了怎样的设计?可以对车辆的电池安全抱有如此自信?接下来,我们就来聊聊各大车企的“安全经”。 极氪&宁德时代的安全举措:从内部开始全面改善 作为国内排名靠前的 新能源汽车零部件供应商,宁德时代为大量车企供应着电池,而 极氪汽车也在其中。 极氪在这一次的试验中,正是采用了宁德时代提的供电芯的电池包。 极氪汽车电池包的高安全性表现,有一定的贡献是来自于宁德时代的新技术。宁德时代在不久前,开发出了一种“只冒烟不起火”的电池,而它的技术路线就是优化三元正极的材料,也就是Ni55。其正极材料的配方比例为55%镍、12%钴、33%锰。

宁德时代一方面大幅降低镍的比例,提高锰的占比,提升了电芯内部的稳定性;另一方面,采用单晶化结构,也提升了能量密度,使得车辆可以在确保安全稳定的同时,得到更远的续航里程。在电芯结构的层面上,就确保了高稳定性、高安全性的基础特点。

另外, 极氪汽车还基于这样的基础,优化了电池包和三电系统的性能。此次测试的 极氪001,就采用了 极氪的“NTP无热蔓延不起火”技术。通过物理屏障和电池管理系统的双重优化,实现了多层隔热、无障碍排热、实施防控、自动预警、主动冷却、毫秒断电等技术,确保车辆的电池不会出现自燃、爆炸等问题。 上汽通用的安全技术:从宏观到微观全面确保电池安全 在 新能源汽车的自燃事故中,导致自燃的原因主要有两大方面,一是在碰撞积压之后,车辆电池发生结构性的改变,造成短路、自燃;二是车辆的电池管理系统失控,导致电芯过热,从内部出现自燃。而上汽通用为了确保这两方面的安全性,针对电池包开发出了“主被动安全”设计。

针对被动的电池安全性,上汽通用为旗下的纯电动车型,如 别克微蓝7等,专门开发了新能源专属平台,优化了电机、电池包的位置。

微蓝7为例,这款纯电SUV的电池包放置在车辆的纵梁结构内,满足ASIL D最高功能安全等级。也就是说,在前后碰撞、侧方碰撞以及翻滚过程中,车辆的电池包周围始终都有高强度钢材进行防护,可以大限度地避免电池包变形。

而在“主动防护”中,通用汽车开发出了电芯级智能温度管理系统。简单来说,这套系统就像是电脑上的“液冷”系统,它的线路管道,可以实时确保每一块电芯都能在正常的温度区间内运转,并不会出现电池过热的问题,相当于直接从源头避免了车辆出现电池过热、自燃的问题。 日产:宁可保守一点,也要换取更高的安全性 在如今的纯电动汽车领域,想要进一步提升续航能力和车辆性能,理论上有两种操作空间:提升电池能量密度、堆砌电池组。无论哪一种方式,都可以轻松实现。即便是 特斯拉,也能通过这样的方式来提升车辆的续航和加速性能。但是很遗憾,长续航高性能与安全性在理论上是无法做到兼顾的。

例如 特斯拉,其电池包由十几组电池组串联而成,并且每组电池由数百颗 锂电池组成。在充放电的时候,其电池内部的化学反应极为强烈。 特斯拉虽然为旗下车型配备了“液冷机构”,但由于电池数量巨大,BMS系统仍然无法全面掌控电池组,因而 特斯拉也成为了纯电车型“自燃”的高发品牌。 对于 日产来说,自己固然可以像 特斯拉一样猛堆电池组,以此来换取强劲的加速与更长的续航里程。但 日产并不会这样做,因为实在是太冒险。无论是在早期的 聆风上,还是在 启辰D60纯电车型或者 轩逸纯电车型上,它们的续航里程并不是太高,但安全性却能得到有效的保障。

在这背后,是 日产镍锰钴电池技术的进步,由于采用了 日产自研的分层分子尖晶石结构,这种结构比之前的锂锰氧化物电池有着更高的性能与安全保障。并且在电池包的结构方面,由于采用了新的电池沟渠结构,可以让电池组的各个层叠电池模块保持低温。 当然, 日产在目前也开始着手解决续航里程和性能的问题,而这一问题主要就需要依靠自身技术的进步了。 日产在很早之前,就控股了AESC电池公司,其电芯、电池组、BMS系统都是自己在研发。在如今, 日产虽然采用了宁德时代、LG提供的电芯,但是由于自身的技术储备深厚,所以仍然在技术上得到更多的保障。 严谨、稳妥,再加上自身技术的底蕴,确保了 日产在新能源这条路上可以稳扎稳打。 比亚迪& 日产,从电池成分改善安全性 在各种不同的电池中,锂离子电池的活泼性较高,出问题的概率也比较大。前面我们说到的 极氪、宁德时代、上汽通用都采用的是锂离子电池,并且用上了很多方法来“克制”锂离子的活泼性,从而确保电池的安全性能。当然,也有车企想办法更换电池种类,用以提升电池的安全性, 比亚迪就是其中的代表。

比亚迪的刀片电池技术,之所以能做到如此高的安全水准,就是因为它从源头出发,将电芯直接换成了稳定性更高的磷酸铁 锂电池,所以可以轻松通过针刺实验,做到不起火,不爆炸。并且,通过刀片式的封装技术,可以让 比亚迪的刀片电池具有更高的能量密度,满足我们对于续航的需求。

不过,刀片电池技术也并不是完美的。由于磷酸铁 锂电池的特性,它们在低温环境下的衰减较为严重,即便是拥有更高效的热管理系统,但是它的低温环境使用效率还是无法和锂离子电池媲美。 从实际的角度来看, 比亚迪的刀片电池应用在纯电动车型上,可能在北方低温环境不理想;但是应用在混动车型上的时候,却能带来比较出色的效果,正因如此,笔者建议大家想体验刀片电池的话,可以尝试一下 比亚迪旗下最新的DM-i混动车型。 结语 其实,今天分析了这么多车企的电池安全技术,都不难发现,各家车企的解决路径不同,到目前为止,也很难有面面俱到的产品与技术。但无论如何,这些车企能把安全性放在前列,这都是值得点赞的。不难看出,随着这些企业的技术进步,我们离高安全、高性能、高续航的 电动车时代,也越来越近了。
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