我國儲能網(wǎng)訊：“歷史上有一個著名的戰(zhàn)役——赤壁之戰(zhàn)，在這場戰(zhàn)役中，曹操因用鐵鏈把戰(zhàn)船拴在一起而損失慘重。為何？因為當周瑜大軍起火的戰(zhàn)船燒過來的時候，曹操軍隊的戰(zhàn)船因連在一起一時無法解開，災(zāi)難自然就不可防止。假如拴戰(zhàn)船的鐵鏈能夠自動斷開，曹操至少不會損失如此慘重，最多也就是外圍的幾艘戰(zhàn)船被燒，仍然可以保存實力?！苯慈A霆動力有限公司董事周鵬在向《我國汽車報》記者講解蜂窩電池的技術(shù)原理時，首先舉了一個簡單易懂的例子。他說，蜂窩電池技術(shù)即是如此，因為可以自我斷開就可以切斷壞電芯對外擴張的通路，保護整體電池包的安全?！斑@項技術(shù)把電池包起火概率降低了一個數(shù)量級?！敝荠i說。

動力鋰離子電池技術(shù)日新月異，新技術(shù)層出不窮，不過，在普遍追求能量密度的情況下，側(cè)重于安全技術(shù)提升的蜂窩電池顯然有其更重要的意義。近日，江淮汽車開啟iC5電動汽車預(yù)售，搭載的正是蜂窩電池。那么，這項號稱領(lǐng)先行業(yè)3～5年的“黑科技”真能大幅提升動力鋰離子電池的安全性嗎？

■運用仿生技術(shù)提升電池安全性

在大自然中，六邊形是一個神奇的圖案。蜂巢幾乎接近正六邊形、烏龜背上有多個六邊形圖案、冬天的雪花有很多是對稱的六邊形……近年來，被稱為“黑金”的石墨烯的碳原子也是按照六邊形排布，相互連接形成碳分子。

大自然經(jīng)過長期演化篩選出眾多符合自然規(guī)律的技術(shù)、現(xiàn)象，人類也熱衷于向大自然學(xué)習(xí)，于是便催生了近代興起的仿生學(xué)。江淮汽車在動力鋰離子電池技術(shù)的運用上就借鑒了仿生學(xué)的原理，經(jīng)過4年多的努力，研發(fā)出蜂窩電池。

眾所周知，六邊形結(jié)構(gòu)具有較高的穩(wěn)固性，在工程建設(shè)中大量采用六邊形結(jié)構(gòu)。江淮汽車的蜂窩電池同樣采用六邊形結(jié)構(gòu)。周鵬告訴記者，六邊形結(jié)構(gòu)可以吸引一定的碰撞和擠壓能量，即便遭遇較大的外力碰撞、擠壓也不易出現(xiàn)大面積的坍塌。“蜂窩電池采用六邊形結(jié)構(gòu)，并在電芯之間注滿導(dǎo)熱膠，從而做到電池單體之間電隔離和熱隔離。假如有一顆電芯失效，它不會波及到周邊，因此不會引起連鎖反應(yīng)。這項技術(shù)切斷了壞電芯向周圍擴散的通路，從而確保電池包的安全?！敝荠i說。

具體來看，首先，“蜂窩電池采用了蜂巢結(jié)構(gòu)的仿生設(shè)計，通過外延包覆的UE技術(shù)（UnitizedEncapsulation），實現(xiàn)單元化封裝。”周鵬說，”UE技術(shù)可以降低電池系統(tǒng)內(nèi)的熱擴散，并且保持電池系統(tǒng)恒溫，降低季節(jié)性溫差對電池續(xù)駛里程的影響?！?/p>

其次，周鵬告訴記者，蜂窩電池的電芯之間注滿了導(dǎo)熱膠，這保證了電芯的散熱速度。他解釋稱，一個基本的原理是，水冷卻散熱效果好于空氣冷卻的散熱效果。假如導(dǎo)熱膠與電芯100％接觸將加快電芯的散熱速度。電芯的電化學(xué)反應(yīng)不可防止帶來熱量散發(fā)，導(dǎo)熱膠快速把熱量傳遞出來，可以確保電池包內(nèi)部的溫差≤3℃?！爱旊姵貑误w間出現(xiàn)溫度不均衡時，電芯的電化學(xué)反應(yīng)速率會出現(xiàn)不均衡，進而導(dǎo)致電池單體間的循環(huán)壽命、容量和內(nèi)阻出現(xiàn)差異，這種差異會縮短電池壽命?！敝荠i說。

第三，除了實現(xiàn)良好的散熱效果，蜂窩電池還具有保溫用途。周鵬形象地介紹說，住過鐵皮屋的人都了解，夏季鐵皮屋像一個蒸籠，冬季又寒徹透骨。同理，圓柱電芯都用鐵皮包裹，溫度調(diào)節(jié)能力很差，在電芯當中注入導(dǎo)熱膠不僅可以散熱，還可以起到保溫用途。在冬季，有了導(dǎo)熱膠的防護，電池可以快速升溫?！暗蜏貢?dǎo)致電池內(nèi)部物質(zhì)的活性降低，內(nèi)阻、極化電壓新增，快速升溫之后，這些不利影響將能盡快消除。”周鵬說。

■電芯設(shè)計同樣重視安全性

從以往發(fā)生的多起電動汽車起火事故來看，電池內(nèi)部故障是起火的重要原因。蜂窩電池不僅電池單體之間的防護措施有所改變，在電芯設(shè)計上同樣要求配套變化。

據(jù)介紹，江淮汽車蜂窩電池采用力神的21700NCA電池，這款電池的看點是采用了雙防爆閥設(shè)計，容量為1C～4.8Ah（0.2C～5Ah），單體能量密度為245Wh/kg。從能量密度來看，蜂窩電池的能量密度符合主流趨勢，并且處于中上游水平。

記者在長期跟蹤新能源汽車報道的過程中了解到，每家電池公司為了確保安全都設(shè)計了防爆閥，不過，以往的圓柱電池都只有一個位于電芯頂端的防爆閥，但電芯內(nèi)部一旦發(fā)生熱失控，反應(yīng)將非常劇烈，只有一端設(shè)計了防爆閥，意味著電池發(fā)生熱失控時氣體只能從一個方向涌出。這就類似于大炮發(fā)射炮彈時，高壓氣體推動炮彈從炮管射出相同，電芯僅一端有防爆閥，意味著在短時間內(nèi)從防爆端口會噴涌出大量的氣體。而采用雙防爆閥設(shè)計，則能分流涌出的氣體，降低爆炸的劇烈程度。周鵬告訴記者：“雙防爆閥設(shè)計可以降低電池熱失控時的威力，有助于電池包的安全?！?/p>

此外，隨著動力鋰離子電池能量密度的提升，電芯尺寸普遍增大，那么防護難度自然也會新增。在這種情況下，既要保證安全，又要保證足夠的容量，找到合適的平衡點至關(guān)重要。“從安全的角度來說，電芯容量假如超過6Ah，目前電池包的任何防護都很難起到用途。”有業(yè)內(nèi)人士告訴記者。不過，從江淮汽車公布的蜂窩電池來看，其采用的是力神的21700NCA電池，容量僅為5Ah，電池包的防護設(shè)計將很好地發(fā)揮用途。

另外，從原材料來看，力神電池采用的NCA（鎳鈷鋁）材料也具有較高的安全性。周鵬告訴記者，相比于國內(nèi)流行的三元材料鋰離子電池NCM（鎳鈷錳）電池，NCA電池的安全性和穩(wěn)定性更好，但技術(shù)難度也更大。這種難度涵蓋材料技術(shù)、電池設(shè)計和加工技術(shù)。

此外，記者還注意到，我們?nèi)粘Ｉ钪惺褂玫?號電池都有凸起的頂蓋，力神的NCA電池兩端卻都是平的。對此，周鵬告訴記者，這是因為兩端都安裝了防爆閥，確保電池發(fā)生熱失控時能夠?qū)崿F(xiàn)“定向爆破”，讓氣體流向希望導(dǎo)向的方向，不傷及周圍的電池單體，從而確保整體電池包安全。

■經(jīng)受住檢驗才具有實用價值

實踐是檢驗真理的惟一標準。從理論上看，蜂窩電池的設(shè)計思路具有獨特之處，但能否經(jīng)受得住檢驗？江淮新能源相關(guān)負責人向記者展示了實驗檢測的錄像。

記者注意到，江淮汽車對蜂窩電池包進行了一些極端試驗。如從底部直接用汽油加熱，且持續(xù)加熱130秒；直接用火焰接觸電池包，且持續(xù)燃燒130秒。在這些極端測試中，蜂窩電池都經(jīng)受住了考驗。

2019年春季，因我國南方雨水較多，電池包的安全防護屢出問題導(dǎo)致發(fā)生了多起電動汽車起火事故。那么，這款號稱具有高安全性的蜂窩電池的防水效果又如何？記者看到，在防水實驗中，江淮汽車把整個電池包泡入1米深的水池之中，持續(xù)浸泡12個小時并沒有出現(xiàn)問題。這樣的浸水試驗達到了IP68的標準，超過了行業(yè)內(nèi)普遍采用的IP67標準，也是目前行業(yè)內(nèi)的最高標準。

除此之外，車輛行駛中的碰撞也是導(dǎo)致起火的原因之一，電池包在受到擠壓后，電解液因泄露會迅速燃燒。蜂窩電池同樣進行了這方面的檢測。記者注意到，試驗人員對電池包進行了最大擠壓力200KN的擠壓，這相當于用20噸的擠壓力對電池系統(tǒng)進行擠壓。同時進行了加速度25G的沖擊試驗?？傮w來看，蜂窩電池的表現(xiàn)都還比較理想。

周鵬告訴記者，現(xiàn)在推向市場的蜂窩電池是2.0版本，早在2016年，江淮華霆動力有限公司就開始研究蜂窩電池技術(shù)，2017年研發(fā)出1.0版本，經(jīng)過幾年的不斷完善，技術(shù)日臻成熟，性能也逐步提升?！案匾氖牵雌嚀碛蟹涓C電池技術(shù)的自主知識產(chǎn)權(quán)。在未來還將不斷迭代新版本，為我國新能源汽車發(fā)展出一份力。”周鵬說。

周鵬進一步強調(diào)，蜂窩電池的最大特點就是提升了安全性，預(yù)計可以將電池失效導(dǎo)致的車輛起火概率降低一個數(shù)量級，比如，以往1萬輛電動汽車中有可能發(fā)生一起熱失控，運用蜂窩電池技術(shù)之后將變成10萬輛才發(fā)生一起。