摘要：在動力電池安全上，通過針刺實驗，并不等于絕對安全；未通過針刺實驗，也不意味著不安全
文丨 李陽
編輯丨趙成
針刺實驗，向來被看作諸多電池安全實驗中的“珠穆朗瑪峰”，繼去年3月比亞迪刀片電池成功挑戰針刺實驗后，廣汽埃安成為第二家將針刺實驗當作電池安全技術踏腳石的企業。
不同的是，比亞迪刀片電池選擇了自身安全性較高的磷酸鐵鋰電池，而廣汽埃安則向化學活性更高的三元鋰電池發起了挑戰。
▲ 圖片來源：官方供圖
3月10日，廣汽埃安發布新一代動力電池安全技術——彈匣電池系統安全技術（簡稱“彈匣電池”），搭載該技術的電池包成功通過針刺熱擴散試驗，實現了三元鋰電池整包針刺“不起火”。
廣汽埃安三元電池針刺不起火
繼石墨烯電池、1000公里續航電池后，廣汽埃安在動力電池領域又投下了一枚重磅炸彈。
據廣汽埃安介紹，彈匣電池是一種提升動力電池安全的系統性技術，是從電芯本身安全到被動安全再到主動安全的一整套安全技術。該系統技術遵循“防止電芯內短路，短路后防止熱失控，以及熱失控后防止熱蔓延”的設計思路，采用類似安全艙的設計，有效阻隔熱失控電芯的蔓延，且當檢測到電芯異常時，系統會自動為電池降溫。
為驗證彈匣電池的安全性，中國汽車技術研究中心首席專家、國家電池安全標準起草人之一劉仕強帶領團隊，對搭載了彈匣電池系統安全技術的三元鋰電池整包進行了針刺熱擴散試驗。
▲圖片來源：官方供圖
試驗結果顯示，廣汽埃安的三元鋰（彈匣電池）整包在試驗過程中熱事故信號發出5分鐘后，僅出現短暫冒煙，無起火和爆炸現象。靜置48小時后，電壓降至0V，溫度恢復至室溫。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，觀察內部結構完好。
這是行業首次通過三元鋰電池整包針刺不起火試驗，也意味著，三元鋰電池在安全性上取得了重大突破。
具體來看，廣汽埃安發布的彈匣電池主要從電芯、系統、散熱、BMS各個層級，打造三元電池包的高效安全防護。
在電芯層級，主要通過正極材料的納米級包覆及摻雜技術的應用，提升電芯熱穩定性，防止熱失控；同時在電解液中應用新型添加劑，可實現SEI膜的自修復，來改善電芯壽命，并在高溫下自發聚合形成高阻抗特性聚合物膜，大幅降低熱失控反應產熱。改性后的電芯，耐熱溫度可提升30%。
系統層級主要通過網狀納米孔隔熱材料和耐高溫上殼體，形成超強隔熱安全艙，來實現三元鋰電芯熱失控不蔓延至相鄰電芯，其中電池包上殼體可耐溫1400℃以上。
散熱系統上則是通過全貼合液冷系統、高速散熱通道、高精準的導熱路徑的設計，使得彈匣電池散熱面積提升40%，散熱效率提升30%。
最后在第五代電池管理系統上，彈匣電池通過采用車規級最新一代電池管理系統芯片，實現每秒10次的全天候數據采集，一旦發現異常，立即啟動電池速冷系統為電池降溫。
值得一提的是，彈匣電池雖然增加了大量的安全設計，但并不是在犧牲成本的基礎上做到的。據廣汽埃安方面介紹，彈匣電池包能量密度相對于同類普通電池包體積能量密度提升了9.4%，重量能量密度提升了5.7%，成本卻下降了10%。按照廣汽埃安的計劃，彈匣電池今年將在廣汽埃安全系列車型上陸續搭載。
針刺實驗并不是絕對安全的保障
廣汽埃安發布的新一代動力電池安全技術，在諸多層面提供了安全保障，甚至通過了電池檢測歷史上難度最高的針刺實驗。
但需要注意的是，通過針刺實驗，并不等于絕對安全；未通過針刺實驗，也不意味著不安全。實際上，針刺實驗在諸多電池檢測中，參考意義大于實際意義，其自身并不是衡量電池安全水平的砝碼。
▲ 圖片來源：官方供圖
去年三月，比亞迪發布刀片電池時，就將針刺實驗作為自身產品安全性極佳的佐證。這一操作還引發了國內電池巨頭寧德時代和比亞迪之間的口角之爭。
2020年5月11日，寧德時代董事長曾毓群在網絡業績說明會上表示，“電池的安全和電池的濫用測試是兩回事，有些人把濫用測試的通過等同于電池的安全”。所謂濫用測試就超出正常使用范圍條件下的測試，一般有熱濫用、針刺濫用、電器濫用等。
“針刺實驗”是否濫用尚無定論，但一個不爭的事實是，在2021年實施的《電動汽車用動力蓄電池安全要求》中，并沒有對針刺實驗作出要求。該《要求》的起草組稱，調研IEC 62660-2、IEC 62660-3等標準，發現均未采用針刺試驗來評價電池安全性。經工作組討論，一致認為針刺試驗與實際失效模式不相符。因此，取消針刺試驗。
上述安全要求的起草單位包括寧德時代、比亞迪、工信部裝備工業發展中心等眾多電池、汽車企業和政府相關機構。
在中國汽車技術研究中心首席專家王芳看來，隨著電池能量密度的不斷提升，安全性不能僅依賴電池單體層級，這是一個系統工程。單體需要安全、全生命周期需要安全、電池管理系統需要安全、電池整個系統都需要安全。
電池協會的專業人士告訴財經汽車（ID：caijingqiche），提高安全性有很多方法，從電池廠的角度來說，一般可以改進正極材料。從主機廠的角度來說，一般通過BMS（電池管理系統）來監測和判斷電池狀態，根據狀態來提供相應的防護措施，比如使用防火膠等。
因此，在強制性國標的要求下，電池企業如能滿足上述要求，就可以把安全做到最大化。很顯然，盡管針刺實驗是電池安全檢測的“珠穆朗瑪峰”，但并不能直接將其作為衡量電池安全的砝碼。
廣汽埃安此次發布的彈匣電池通過針刺實驗，代表著其電池產品的安全性在某種程度上已經具備了非常高的保障，但是否能真正消除鋰電安全隱患，還要看其整車綜合安全性能的表現。
