想不“火”很难，新能源汽车续航和安全不可兼得？

     跑得有多远，安全性高不高，对于新能源汽车，这向来是关注重点。

由于乘用车车内空间有限，且还要避免电池增加行驶负重，要在此前提下提升续航里程，因此选用容量更高、能量密度更大的三元锂电池电芯成为了当前的主流趋势。

但是，与之相对的，高能量密度电池也意味着高风险。根据《新能源汽车国家监管平台大数据安全监管成果报告》显示，在国家监管平台所发现的安全事故中，相比于磷酸铁锂电池，三元锂电池在事故车辆中的占比更高。

要提高续航，安全性就必须大大折扣吗？艾迪哥来为你解读真相！

高续航背后的风险 更容易自燃

新能源汽车自进入公众视野以来，“自燃”一直是频频引起关注的隐患。

燃油车出现起火，绝大部分是因为电气老化故障，而且起火后有较长的逃逸时间。新能源汽车属于电动车，电气线路通常是燃油车的4-20倍，并且电池系统将燃料和氧化剂都一起放在座位底部的区域。一旦起火，逃逸的时间极短，风险自然更高，也更被人们所重视。

新能源汽车发生自燃主要是因为动力电池的热失控，动力电池在三类滥用情况下容易引发热失控，主要包括机械滥用、电滥用以及热滥用：

1.机械滥用，车辆发生碰撞时，电池包里的电芯受到挤压或穿刺，隔膜被刺穿导致正负极短接，形成内短路，从而引发热失控；

2.电滥用，主要由电池的不当使用引起，包括过度充电、过度放电和快充析锂等滥用方式；长期的电滥用容易诱发一系列副反应，例如析锂、析铜、SEI膜分解和正极释氧等，最终诱发热失控。

3.热滥用，通常为外部环境高温或在热管理控制系统不起作用导致电池长期处于异常高温，温度过高时电池内部会发生化学副反应，产生大量的热造成电池温度剧烈升高，进而引发热失控现象。

此外，外部短路、电池杂质缺陷等也可能引起热失控。

总体来说，安全问题是妨碍动力电池在电动汽车中应用的主要障碍，而热失控是关乎电池安全的关键问题。为了提升续航里程，一方面，新能源汽车通常会将电池布置在底盘下方，面积会尽可能大到几乎覆盖整个底板，与车身边缘的距离较近，因此在碰撞或触底时受到挤压；另一方面，电池单体的能量密度也在进一步提升，与之相应的就是电芯稳定性的降低，热失控风险增大。

新能源汽车为什么这么容易自燃？某种程度来说，这或许是高续航的代价。

续航提升的困局 电池技术到天花板了？

在汽车电动化浪潮之中，国内外电动车车型采用的电芯可以普遍分为磷酸铁锂电池（LFP）和三元锂电池（NCM/NCA）。

磷酸铁锂电池能量密度较低，基本已经达到了理论极致。在同等重量下，磷酸铁锂电池可以行驶350公里，三元锂电池可以行驶500公里，三元锂电池自然成为了更好的选择。

（a.层状结构的钴酸锂 b.橄榄石结构的磷酸铁锂）

三元锂正极材料属于层状结构，锂离子穿梭更自由，也更容易做出高能量与功率密度，但这种结构也更不稳固，更容易崩塌。譬如，磷酸铁锂电池可以通过针刺试验，而三元锂电池很难通过。

正因为如此，对三元锂电池开展更严格的测评，更有助于其安全性的提升。为了降低风险，车企往往也会采取不同的解决方案，中国汽研新能源动力测评部也对此展开了测试工作。

接下来，我们以赛力斯电池系统（含三元811混合材料）所进行的两项测试为例，来看看如何防止热扩散。

在加热电池触发热失控安全试验中，电池包被加热13分钟后，通过数据记录仪判断已达到最高工作温度，目标电芯的温升速率超过1℃/s，且已持续3s以上。此时加热的目标电芯已发生热失控，断开加热后电池包持续冒出烟雾，周围电芯出现热扩展，加热目标电芯达到最高温度230℃后开始下降。在停止加热后的两小时内，未发生起火或爆炸。

在针刺电池触发热失控安全试验中，直径6mm的钨钢针以每秒4mm的速度对电池包进行穿刺。

在钨钢针刺入电芯100mm后停止动作，电池包因内部短路触发热失控，出现剧烈的温度变化，周围电芯出现热扩展，持续产生烟雾，未出现起火或爆炸。根据两项试验结果来看，赛力斯顺利通过了两项试验，这主要得益于其“不起火”电池技术。

三元锂电池结构的优势为续航提升了可能性，而锂电池的特性也决定了动力电池并不可能绝对安全。在电池系统设计过程中，车企选用能量密度高的电芯是值得肯定的，但这也反向要求了车企对开发测试标准要尽可能的“就高不就低”。

赛力斯“不起火”电池技术主要是通过“监控-报警-防爆-隔热-降温”五个层面对风险实时监控，并且在风险产生利用技术手段进行干预。首先，电池系统会利用合理的机械安全设计尽可能避免电池包内部因外力破坏，从而使得内部发生重大变化。其次，赛力斯通过BMS（电池管理系统）实时监控电芯温度、电压、烟雾浓度等状态。其中，当检测到内部烟雾浓度过高时，整车所有冷却系统都将为电池系统循环。如果出现起火风险，赛力斯利用合理的电气安全设计和化学安全设计，譬如短路防护、接触防护以及防爆、泄放等防护措施，实现风险的干预。

以中长期的角度来看，从原材料和化学体系上突破磷酸铁锂和三元技术瓶颈，例如锂硫电池、固态电池技术等，自然是更好的发展方向，但这又是在短期内难以突破的难题。在现阶段，三元锂电池相对来说是更好的选择，而赛力斯“不起火”电池技术也为有效防止热失控提供了一种思路。据悉，这项技术已于赛力斯2021技术大会发布，并将搭载于赛力斯后续车型中。

关于三元锂电池动力电池和磷酸铁锂电池孰优孰劣的争论已久，而电动汽车在磷酸铁锂和三元锂电池之间的左右摇摆其实也侧面反映了行业正在逐步趋于成熟和理性。事实上，不管是应用哪种类型的电池，设计更合理的产品结构，更安全地利用锂离子电池才是如今的主流。

新能源汽车的续航和安全性并非不能兼得，正如刀片电池从结构上创新，在极限的边缘努力实现与普通三元锂电池相当的能量密度一样，三元锂电池又何尝不是通过创新，在安全性上去贴近磷酸铁锂电池呢？