不僅要跑得遠，還要跑得安全。

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跑得有多遠，安全性高不高，對於新能源汽車，這向來是關注重點。

由於乘用車車內空間有限，且還要避免電池增加行駛負重，要在此前提下提升續航里程，選用容量更高、能量密度更大的三元鋰電池電芯成為了當前的主流趨勢。

但是，與之相對的，高能量密度電池也意味著高風險。根據《新能源汽車國家監管平臺大資料安全監管成果報告》顯示，在國家監管平臺所發現的安全事故中，相比於磷酸鐵鋰電池，三元鋰電池在事故車輛中的佔比更高。

要提高續航，安全性就必須大打折扣嗎？艾迪哥來為你解讀真相！

01

高續航背後的風險

更容易自燃

新能源汽車自進入公眾視野以來，“自燃”一直是頻頻引起關注的隱患。

燃油車出現起火，絕大部分是因為電氣老化故障，而且起火後有較長的逃逸時間。新能源汽車屬於電動車，電氣線路通常是燃油車的4-20倍，並且電池系統將燃料和氧化劑都一起放在座位底部的區域。一旦起火，逃逸的時間極短，風險自然更高，也更被人們所重視。

新能源汽車發生自燃主要是因為動力電池的熱失控，動力電池在三類濫用情況下容易引發熱失控，主要包括機械濫用、電濫用以及熱濫用：

1. 機械濫用，車輛發生碰撞時，電池包裡的電芯受到擠壓或穿刺，隔膜被刺穿導致正負極短接，形成內短路，從而引發熱失控；

2. 電濫用，主要由電池的不當使用引起，包括過度充電、過度放電和快充析鋰等濫用方式；長期的電濫用容易誘發一系列副反應，例如析鋰、析銅、SEI膜分解和正極釋氧等，最終誘發熱失控。

3. 熱濫用，通常為外部環境高溫或在熱管理控制系統不起作用導致電池長期處於異常高溫，溫度過高時電池內部會發生化學副反應，產生大量的熱造成電池溫度劇烈升高，進而引發熱失控現象。

此外，外部短路、電池雜質缺陷等也可能引起熱失控。

總體來說，安全問題是妨礙動力電池在電動汽車中應用的主要障礙，而熱失控是關乎電池安全的關鍵問題。為了提升續航里程，一方面，新能源汽車通常會將電池佈置在底盤下方，面積會盡可能大到幾乎覆蓋整個底板，與車身邊緣的距離較近，因此在碰撞或觸底時受到擠壓；另一方面，電池單體的能量密度也在進一步提升，與之相應的就是電芯穩定性的降低，熱失控風險增大。

新能源汽車為什麼這麼容易自燃？某種程度來說，這或許是高續航的代價。

02

續航提升的困局

電池技術到天花板了？

在汽車電動化浪潮之中，國內外電動車車型採用的電芯可以普遍分為磷酸鐵鋰電池（LFP）和三元鋰電池（NCM/NCA）。

磷酸鐵鋰電池能量密度較低，基本已經達到了理論極致。在同等重量下，磷酸鐵鋰電池可以行駛350公里，三元鋰電池可以行駛500公里，三元鋰電池自然成為了更好的選擇。

（a.層狀結構的鈷酸鋰 b.橄欖石結構的磷酸鐵鋰）

三元鋰正極材料屬於層狀結構，鋰離子穿梭更自由，也更容易做出高能量與功率密度，但這種結構也更不穩固，更容易崩塌。譬如，磷酸鐵鋰電池可以透過針刺試驗，而三元鋰電池很難透過。

正因為如此，對三元鋰電池開展更嚴格的測評，更有助於其安全性的提升。為了降低風險，車企往往也會採取不同的解決方案，中國汽研新能源動力測評部也對此展開了測試工作。

接下來，我們以賽力斯電池系統（含三元811混合材料）所進行的兩項測試為例，來看看如何防止熱擴散。

【在加熱電池觸發熱失控安全試驗中】電池包被加熱13分鐘後，透過資料記錄儀判斷已達到最高工作溫度，目標電芯的溫升速率超過1℃/s，且已持續3s以上。此時加熱的目標電芯已發生熱失控，斷開加熱後電池包持續冒出煙霧，周圍電芯出現熱擴充套件，加熱目標電芯達到最高溫度230℃後開始下降。

在停止加熱後的兩小時內，未發生起火或爆炸。

【在針刺電池觸發熱失控安全試驗中】直徑6mm的鎢鋼針以每秒4mm的速度對電池包進行穿刺。

在鎢鋼針刺入電芯100mm後停止動作，電池包因內部短路觸發熱失控，出現劇烈的溫度變化，周圍電芯出現熱擴充套件，持續產生煙霧，未出現起火或爆炸。根據兩項試驗結果來看，賽力斯順利通過了兩項試驗，這主要得益於其“不起火”電池技術。

三元鋰電池結構的優勢為續航提升了可能性，而鋰電池的特性也決定了動力電池並不可能絕對安全。在電池系統設計過程中，車企選用能量密度高的電芯是值得肯定的，但這也反向要求了車企對開發測試標準要儘可能的“就高不就低”。

賽力斯“不起火”電池技術主要是透過“監控-報警-防爆-隔熱-降溫”五個層面對風險實時監控，並且在風險產生利用技術手段進行干預。首先，電池系統會利用合理的機械安全設計儘可能避免電池包內部因外力破壞，從而使得內部發生重大變化。其次，賽力斯透過BMS（電池管理系統）實時監控電芯溫度、電壓、煙霧濃度等狀態。其中，當檢測到內部煙霧濃度過高時，整車所有冷卻系統都將為電池系統迴圈。如果出現起火風險，賽力斯利用合理的電氣安全設計和化學安全設計，譬如短路防護、接觸防護以及防爆、洩放等防護措施，實現風險的干預。

以中長期的角度來看，從原材料和化學體系上突破磷酸鐵鋰和三元技術瓶頸，例如鋰硫電池、固態電池技術等，自然是更好的發展方向，但這又是在短期內難以突破的難題。在現階段，三元鋰電池相對來說是更好的選擇，而賽力斯“不起火”電池技術也為有效防止熱失控提供了一種思路。據悉，這項技術已於賽力斯2021技術大會發布，並將搭載於賽力斯後續車型中。

關於三元鋰電池動力電池和磷酸鐵鋰電池孰優孰劣的爭論已久，而電動汽車在磷酸鐵鋰和三元鋰電池之間的左右搖擺其實也側面反映了行業正在逐步趨於成熟和理性。事實上，不管是應用哪種型別的電池，設計更合理的產品結構，更安全地利用鋰離子電池才是如今的主流。

新能源汽車的續航和安全性並非不能兼得，正如刀片電池從結構上創新，在極限的邊緣努力實現與普通三元鋰電池相當的能量密度一樣，三元鋰電池又何嘗不是透過創新，在安全性上去貼近磷酸鐵鋰電池呢？