摘要

寧德時代、蜂巢能源、廣汽埃安、領湃新能源、欣旺達、嵐圖汽車均推出了“不起火”電池方案實施方案。

在動力電池安全技術開發上，車企和主流電池企業開始將目標集中投向“三元電池系統不起火”。

磷酸鐵鋰電池由于能量密度較低，穩定性較好，安全性相對得到認可。而三元電池由于密度更高，熱穩定性相對差，某些極端環境下容易發生熱失控起火，成為電池企業安全技術必須邁過的一道坎。

近期，嵐圖汽車舉辦三元鋰離子電池安全技術分享會，可實現三元鋰電熱失控觸發后無冒煙、無起火、無爆炸現象；廣汽埃安發布彈匣電池系統安全技術，可實現三元鋰電池整包針刺不起火；領湃新能源也提出實施“零風險、高安全”電池戰略，三元電池再次戴上“不起火”、“零風險”標簽。

在此之前，包括寧德時代“不起火”三元電池的公布與裝車，蜂巢能源“冷蜂”熱失控系統性解決方案的發布，欣旺達三元電池通過“加熱觸發電芯熱失控實驗”，已經逐步將三元電池安全推向可實現“不起火”的高地。

高工鋰電注意到，在“不起火”三元電池的實現路徑上，電池企業主要是在材料、電極、電芯、系統、BMS、Pack等多個維度進行創新設計與研發，從整個動力電池系統層級來保障三元電池的“不起火”。

主要實現方式包括：1、從電芯本體出發，通過材料本體物性改善、添加阻燃劑等方式，讓電芯在出現極端情況下，中間的本體發生變更，比如起到熱量吸收、表面鈍化、阻斷膨脹、機械實效的效果等，以此實現電芯不起火。2、從模組及系統層級出發，添加耐熱、隔熱物質及熱導流設計，即便是一顆電芯出現熱失控也不會影響其他電芯。

高工鋰電梳理了寧德時代、蜂巢能源、廣汽埃安、領湃新能源、欣旺達、嵐圖汽車的“不起火”電池方案實施方案，以供行業參考：

寧德時代

2020年10月，寧德時代表示已開發出“只冒煙不起火”三元電池，通過高安全電解液、熱擴上隔離技術，直擊高能量密度、高安全性的痛點，可以確保電池包不燃燒，即便一個電芯起火，整個電池包只冒煙。

材料方面，寧德時代通過“原子層級”創新，開發出高穩定性正極材料和高安全電解液，電池耐高溫邊界提高40℃。

電芯結構方面，設計了高集成、強魯棒的防內短路電極，電芯進行各種濫用測試可以不起火、不冒煙。

電池包設計方面，在量化分析外力作用下，外殼發生不同彈性變形、塑性變形時對電芯的損傷，優化電池包結構強度。

電池熱管理方面，基于電池的物理化學特性，精確掌控溫度/電壓/電流等安全邊界，確保電池在安全舒適區工作，完善監控模型，第一時間識別安全風險并及時預警。

系統熱擴散方面，采用航空級耐熱材料和定向熱導流技術，即使單體發生熱失控，也能做到系統不蔓延、不起火。

2020年11月，蔚來汽車正式上線100kWh電池包。該電池包采用寧德時代鎳55三元電芯和CTP成組技術，可實現“無熱蔓延”。由此也兌現了此前寧德時代宣布“只冒煙不起火”電池年底裝車的承諾。

蜂巢能源

2020年12月，蜂巢能源在其電池日上對外發布了熱失控系統性解決方案——冷蜂，通過材料、電芯、電池包、監控系統四大層級的原創技術徹底解決電池系統的熱失控問題。

在電芯環節，蜂巢能源研發了一種應用新型果凍狀電解質的“果凍電池”，具有高電導、自愈合、阻燃等特點，電導率6*0.001s/cm，耐熱溫度提高至150°C，在滿電（樣品）針刺測試中，可實現 “不起火、不冒煙”。

在電池pack環節，基于“果凍電池”電芯基礎上，蜂巢能源通過泄壓、噴發物控制、降溫、報警、隔熱等多種方式，來實現Pack的安全防護，進一步防范動力電池熱失控的風險。

在系統監控層級，蜂巢能源開發了“蜂云平臺”，該平臺通過對于超9萬輛電動汽車的持續監控，分析數據超過16億條，具備20多項監控項目。

同時，該平臺還導入了蜂巢能源與清華大學合作開發的電池內短路預警模型，在電池安全預警的準確率達到90.9%，并可以實現對于內短路提前2個月的預警，充分保障電池系統安全。

廣汽埃安

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，搭載該技術的電池包成功通過針刺熱擴散試驗，實現三元鋰電池整包針刺“不起火”。彈匣電池從電芯、系統、散熱、BMS各個層級，打造三元電池包的安全、高效保護。

電芯層級，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。

電解液應用新型添加劑，可實現SEI膜的自修復，改善電芯壽命。高安全電解液能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。這些關鍵技術的應用，使得電芯的耐熱溫度提升30%。

系統層級，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，實現三元鋰電芯熱失控不蔓延至相鄰電芯，電池包上殼體能耐溫1400℃以上。

散熱系統，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，彈匣電池實現散熱面積提升40%，散熱效率提升30%。

電池管理系統，通過采用車規級最新一代電池管理系統芯片，實現每秒10次全天候數據采集。發現異常時，立即啟動電池速冷系統為電池降溫。

在上述核心技術優化加持下，廣汽埃安表示，彈匣電池相對于同類普通電池，體積能量密度提升9.4%，重量能量密度提升5.7%，成本下降10%。根據計劃，彈匣電池今年將在廣汽埃安全系列車型上陸續搭載。

領湃新能源

3月12日，領湃新能源“四個零戰略”，即零風險、零衰減、零焦慮、零誤差。其中，打造“零風險、高安全”電池被放在首要位置。

領湃新能源將從材料、電極、電芯、系統等多個維度進行創新設計與研發，顛覆原始設計，杜絕熱失控，實現零風險、高安全電池。

具體實施路徑包括，優化材料配方，引入高導電導熱材料、溫敏材料，從內部智能調節溫度，同時優化外部冷卻材料與冷卻結構；引入智能芯片及傳感器，保障實時高精度控制；優化管理算法，提高數據反饋精度及靈敏度；多維度安全管控，實現零安全風險。

欣旺達

緊接著，欣旺達也宣布公司成功研發“只冒煙不起火”電池包，并可通過“加熱觸發電芯熱失控實驗”，即單個電芯在被觸發發生熱失控之后，整個電池包只冒煙不起火。

欣旺達基于電芯設計、制造、模組、BMS再到PACK系統，構建了五層安全設計模型。

電芯為5X三元體系，采用單晶、高電壓中鎳材料，產熱比多晶三元材料低至少20%，正極釋氧溫度高30%，能量密度比目前的高鎳體系接近，材料安全性更具優勢。

同時，所有核心器件及BMS系統均滿足功能安全ASILD級要求，該BMS系統還可提前對電芯進行精準診斷，對熱失控進行提前預警，預判電池的潛在危險。

此外，該方案在電池應用端提出的云安全，可以對電池健康狀態及安全進行綜合評估與監測，通過大數據和機理模型保證電池的安全運行。

嵐圖汽車

3月17日，東風旗下嵐圖汽車在線舉辦三元鋰電池安全技術分享會，三元電池在熱失控觸發并發出熱事件報警信號后，無冒煙、無起火、無爆炸現象發生。

電芯方面，電芯頂部導入耐超1000℃隔熱阻燃層，電芯間建立“三維隔熱墻”，在電池包內使用超強高分子隔熱阻燃材料，對每個電芯實現單獨的三維立體包裹，在電芯與電芯之間形成高效的隔熱阻燃防護層。電芯采用小單元+防爆閥硬殼設計。

即便某個電芯單體發生熱失控，三維隔熱墻可以確保其釋放的能量最小化，避免波及到周圍其他電芯，進而防止電池包系統發生熱失控。

定制化開發車身框架防護、電池外殼防護、電池包橫梁防護、電池包吸能防護、電池雙極雙保險防護等5層電池防護結構，設計保障電池包結構強度安全。

獨創“H-Guard”云端電池管理平臺，可基于不同使用場景解析108個電池參數，通過大數據平臺精準分析，對電池異常、電池自燃等進行提前預測和預警，延長動力電池使用壽命。

編輯：jq