導讀：在這次電動車百人會上，工信部副部長辛國斌提出“健全法規標準，提升質量安全水平”，特別提到“發布實施新能源汽車企業安全體系建設指導意見，提升動力電池熱失控報警和安全防護水平，讓消費者更喜歡買，更放心用”。
電動汽車發展到現在，用戶需求主要聚焦在續航里程、快充，而安全是底線。動力電池安全是新能源汽車安全的重要組成部分，解決動力電池的安全問題能極大程度解決用戶對于新能源汽車的安全焦慮。特別是電動汽車出現在生活中越來越多的封閉建筑空間，如車庫、地下停車場、防空掩體等，這些封閉空間排煙慢、視線差、救援難度大，對電動汽車安全問題提出了更高的要求。
一、盤點動力電池安全技術
如果在電池單體失效的情況下，系統不發生熱擴散，就能極大降低熱失控后的煙氣危害；建筑物內，如果只是局部出現個別電芯單體熱失控產氣量，比較容易把排煙的范圍控制住。這樣的話，公眾對于下個階段大規模的保有新能源汽車會比較有信心，對新能源汽車的安全性認知也更充分，可以最大程度保護生命財產安全。
▲圖1.動力電池在封閉空間里面的熱失控帶來的問題
我們首先還是來看一下中國動力電池安全法規的要求，2020年5月，工業和信息化部宣布，由其組織制定的GB 30381－2020《電動汽車用動力蓄電池安全要求》強制性國家標準由國家市場監督管理總局、國家標準化管理委員會批準發布，并將于2021年1月1日起開始實施。《電動汽車用動力蓄電池安全要求》特別是標準增加了電池系統熱擴散試驗，要求電池單體發生熱失控后，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。
▲圖2.中國領先于全球率先在電池熱失控擴展實驗中積累了很多
隨著2021年的推進，中國電池企業的動力電池和車企，開始在電池安全技術方面不斷發布技術，主要包括：
▲圖3.不完全統計時間線的熱不擴散電池
電池企業
寧德時代、弗迪電池、欣旺達、蜂巢能源
汽車企業
比亞迪、江淮汽車、廣汽乘用車、東風嵐圖、長城汽車、吉利極氪
時間軸主機廠&動力電池廠商技術概覽
◎2020年01月
比亞迪的刀片電池
◎2020年03月
江淮的蜂窩電池
◎2020年09月
寧德時代推出NCM811 NP電池
◎2020年12月
蜂巢能源發布的果凍電池
◎2020年12月
欣旺達推出不起火電池
◎2021年03月
廣汽推出彈匣電池
◎2021年03月
東風嵐圖推出琥珀電池
◎2021年06月
長城推出大禹電池
◎2021年07月
極氪推出極芯電池
這一系列的電池系統的發布，都是在電池熱失控擴展實驗5分鐘的基礎上，達到電池熱失控不擴展的效果。但如2022年“兩會”期間，人大代表、長城汽車總裁王鳳英“推動動力電池熱失控防護技術應用”的提案所言，以動力電池熱失控防護為方向，多家車企推出相關安全技術，但由于業內認識不足，新技術推廣應用遠不及預期。
因此，在標準制定層面，工信部也發布了2022年汽車標準化工作要點，明確提出要啟動動力電池安全標準修訂，提升熱失控預警和安全防護水平。所以從這個意義上來看，在未來的標準修訂中，可能會從強制性標準角度提高熱擴散要求，大幅提高安全門檻。
總體來看，電動汽車安全不容妥協，應該從源頭上解決問題，電池熱失控不擴散在當前階段應成為標配。
二、汽車企業對于車主安全的保障
在百人會寧德的講演材料里面，很有趣的地方在于，2020年還只有14%的企業有“高要求”認為電池應該出現單體熱失控，系統不擴散的要求。絕大多數企業已經在2021年，對不熱擴散技術要求高達86%，也就是車企也在快速提高這個設計需求，認為電芯可以有故障，但是車不能燒起來，這個是共性的技術。
▲圖4.寧德時代統計汽車企業的對于電池熱擴散的要求
目前技術的手段數據：
●化學體系的差異，難度三元811大于三元5系大于磷酸鐵鋰，目前主要的難度還是在高鎳電芯方面存在挑戰。
●電芯之間的熱隔絕材料，以氣凝膠為例，電芯間隔熱材料在滿足不同化學體系電芯膨脹對空間的需求條件下，在第一層隔絕電芯之間的熱失控。
●一定電池區隔之間可使用隔熱材料：每隔一定的電芯數量間都采用高溫絕熱復合材料，然后配合防護罩設計定向排爆出口，將高溫氣火流排出。
●泄壓和排氣：通過設計多種類換流通道設計，控制熱源按預定軌跡流動，減少對相鄰電池區塊進行熱沖擊；并且控制電芯熱失控排出的氣火流，在不同結構通道內的均勻分布，設計縱向通道（底部換流通道）等，避免對相鄰的電芯產生急劇性的熱沖擊，引發第二次熱失控。
●絕緣設計：對電池包內的高壓部件進行絕緣防護，對電池包內的高壓連接及高壓安全區域進行高溫絕緣防護設計。
在這次百人會上，寧德時代的8系產品已實現NP（不熱擴散），并且滿足1000km的新一代高比能NP產品將實現量產。
2022年從低續航安全到高續航安全，是有一個過渡的，隨著低續航版本的磷酸鐵鋰滲透越來越快，在這個領域的帶有超快充能力的三元電池的安全性也需要更上，一旦具備了這樣的條件，中國的電池系統安全性就補上了完整的版圖。中國是第一個引導熱失控傳播實驗5分鐘預警的要求的，在動力電池安全領域標準制定應該有中國自信，在當前的條件下，不應該因為GTR是5分鐘就止步不前，中國新能源汽車走在全球前列，也要勇于引領國際標準。
我個人認為：正好借著工信部的專家組對于電池安全的標準進行升級，在修訂標準的時候考慮行業技術發展的階段和中國消費者的剛性需求，在這些條件已經成熟下，建議把“不熱擴散技術納入新國標”，這樣也符合我們發展新能源汽車的初衷。
作者：汽車電子設計 朱玉龍
