出品 | 虎嗅汽車組
作者 | 梓楠法師
當動力電池的續航里程提升遭遇瓶頸後，車企開始在電池安全性上內卷。
日前，長城汽車公開了其大禹電池的相關技術細節。在長城汽車的描述中，前述大禹電池是一套電池系統，並非電芯。在該技術的加持下，動力電池可做到在正常工況中不起火不爆炸。
此外，該電池系統可匹配能量密度較高的811NCM三元鋰電池及能量密度較低的磷酸鐵鋰電池。
在長城汽車之前，不起火不爆炸的電池已經“爛大街”了。比如比亞迪的刀片電池、廣汽埃按的彈匣電池、瑞浦能源的不起火電池等。
這些企業給出的技術設想很美好。但從實際情況來看，要麼還沒量產，要麼已經起火被打臉。
從當下的動力電池技術進展來看，要從材料層面解決電池安全性問題是天方夜譚。前述車企及電池廠商所做的技術創新，仍是結構方面的創新。簡言之，給容易爆燃的電芯加上一面防火牆，或者整個滅火器。
這沒有根本解決電池的安全性問題。
又一個妥協性方案？
在電池技術上，長城發的也是期貨。據長城汽車透露，大禹電池技術仍要等到2022年下半年才會量產裝車。
從長城汽車的描述來看，雖然大禹電池技術沒有在電芯材料上做出創新，但為車企解決電池安全提供了一個新的思路。
面對動力電池熱失控，企業以往的思路是抑制熱源、隔離並冷卻。而面對電池熱失控產生的熱流，長城的選擇是在隔斷熱源後進行熱流分配、定向排爆、高溫絕緣、阻氧等工作。這意味著，給動力電池裝上散熱器，當電芯爆燃時，將高溫分散處理，以保障電池整體的安全性。與以往動力電池隔離並冷卻的處理方式相比，多了一道散熱的環節。
在長城汽車的技術設想中，在單塊電芯發生熱失控之後，一方面採取有效措施防止相鄰電芯持續發生熱失控，一方面在電池包內設計合適的通道，匯出熱失控產生的煙氣，煙氣流出車外時溫度低於100度。
為了測試大禹電池的安全性表現，長城汽車選用了安全穩定性最差的NCM811電池進行加熱測試。據長城透露，在測試中電池模組連續發生三次多個電芯集聚觸發熱失控，電池內部溫度最高達到1037℃，瞬時最高氣壓達到16kPa。
從透露出來的資料來看，大禹電池的安全性表現尚可。目前已知高鎳三元鋰材料的燃點約為200℃，磷酸鐵鋰材料的燃點約為500℃，大禹電池系統在測試中的峰值溫度超1000℃，且最終未發生整體電池爆燃。
但加熱測試所體現的效能只能證明大禹電池在車輛靜置情況下解決了部分電池安全問題，能否保證車輛在事故等極端情況下不爆炸不燃燒仍未可知。“長城做的一些阻斷火焰、散熱的通道等裝置能否在極端事故中保持完整仍未可知”，前述人士表示。
從動力電池技術研發角度來講，大禹電池的技術仍是改良性研發。目前各類電池技術並未完全解決安全性問題，電池也沒有絕對安全這一說。電池安全性問題的根本原因在於，電芯中的極片、電解液等部件含有鋰、鎳等多種活性元素，這類元素在接觸空氣後將不可避免地爆燃。電池原材料的基本屬性決定了電池本就自帶易燃易爆的屬性。
一位動力電池企業內部人士對虎嗅表示，目前解決動力電池安全性問題的思路有三種。第一個層面是電芯內部材料體的調整，即磷酸鐵鋰材料體系的選擇、三元體系材料比例的變化，包括各種新增劑以及電解液的改性等；第二個層面是電芯、模組、電池包等綜合安全設計，包括電池管理BMS和電池熱管理方面的設計；第三個層面是電池在車上應用以及與充電方式相結合，如預留電池安全富餘容量、電池充放電安全預警、電池防水和防碰撞安全設計、電池底盤一體化等。
要想根本性解決電池安全性問題，唯一的出路就是造出不會自燃的電芯，這需要電池電化學體系的創新。
目前，由於安全性較高的磷酸鐵鋰電池能量密度已不存在提升空間。為了平衡能量密度和安全性，車企和電池廠主要選擇在電芯、電池模組層面進行安全性開發。
比亞迪的刀片電池即是將電芯的原材料從三元鋰切換至穩定性更高的磷酸鐵鋰體系已實現安全性的提升。但這樣的作法犧牲了電池的能量密度。最終，為了提升磷酸鐵鋰電池的能量密度，比亞迪又對電芯的工藝做出改良，誕生刀片電池。
而大禹電池同樣面臨能量密度的問題。”從披露的資訊來看，大禹電池系統做了很多洩壓通道的設定，這些材料的增設會影響電池整體的體積能量密度，對整車設計可能會有負面影響“，前述人士表示。
在電池材料體系尚未突破的情況下，企業為了滿足市場需求做了諸多妥協性研發。而長城的大禹電池，只是這些妥協性研發中名字和思路較為獨特的一個。
不過長城汽車同時也宣佈大禹電池的相關技術專利將免費開放，這一點值得肯定。
安全性的內卷
電池的技術瓶頸讓多數企業短期內只能做妥協性研發。而技術遲遲不突破帶來的另一個壞事就是內卷。
自比亞迪釋出刀片電池開始，新能源領域企業對電池安全性的內卷就已開始。
在刀片電池釋出後，比亞迪和寧德時代就曾因動力電池的針刺實驗引發爭議。彼時，二者的爭議有一個前提就是，針刺實驗是對動力電池安全性實驗中最嚴格的一環。
但在爭議過後，業內對針刺實驗的質疑時有出現。日前，嵐圖汽車新能源技術總監黃敏就表示：”從過去長時間試驗的統計結果來看，針刺試驗的波動性較大，重複性不太好。一個重複性不太好的結果，我們不太有把握說這就是最後的試驗結果，是安全性的體現。所以我們還是選擇用比較可控的熱擴散這種方式來做。”
而另一位人士則對虎嗅表示：“針刺實驗的宣傳意義大於實際意義，但當部分使用者的心智被印上針刺實驗的烙印後，所有企業都不得不做針刺實驗”。
除了針刺實驗外，還有一個問題就是。市場真的需要永不爆炸永不起火的新能源汽車嗎？
今年1月1日，工信部組織制定的“三項強標”由國家市場監督管理總局、國家標準化管理委員會批准釋出，已經開始實施。針對車用動力電池，《電動汽車用動力蓄電池安全要求》增加了電池系統熱擴散試驗，要求電池單體發生熱失控後，電池系統在5分鐘內不起火不爆炸，為乘員預留安全逃生時間。
“目前市面主流的新能源汽車安全性都已遠高於工信部的要求，從市場需求出發，安全性也並不是消費者對新能源汽車的唯一要求。除安全外，充電速度、能量密度、成本等也是消費者關注的問題，企業在電池安全性上過分偏執也是一種矯枉過正”，前述人士表示。
更有趣的是，目前從特斯拉、LG化學等企業的動力電池技術路線來看，成本和能量密度是其更關注的部分。特斯拉在做4680無鈷電池，計劃降低電池成本，而LG化學等日韓電池企業，在技術路線上一直押注安全性低但能量密度較高的三元鋰路線。
在電池技術瓶頸尚未突破的當下，動力電池安全性與能量密度的博弈仍將繼續。最終的結果仍需要市場來解答。
而這其中一個比較關鍵的問題是，新能源汽車做到什麼程度才算安全？
