導讀：在電池安全上，有想法的車企都會拿出自己的一套方案。上汽也不例外，8月10日，來自上汽創新研發總院捷能公司的電池技術專家們進行了一場電池解析直播課，深度解讀“魔方電池”的奧秘。
《電動汽車觀察家》將這款電池包的特點簡單總結為，躺著放、側著噴以及柔性大三個特點。當然這三大特點中的內涵還是頗為豐富的，主要針對的就是安全、高效和長壽命三個方向。
當然魔方電池也能滿足超快充需求，30-80%續航僅需30分鐘充電時間，5-80%續航僅需40分鐘充電時間。
一、躺著放：豎向空間利用率高
完全不同于傳統電池包立式電芯，這款電池包最大的特點是電芯是躺著放的。電芯躺著放以后，最明顯的好處是，電池包豎向高度明顯下降，可以為乘客釋放出更多的車內空間，還能保證底盤的通過性。立式電芯一般都會被電芯殼體的頂蓋厚度、頂蓋底部到隔膜的距離、底托片厚度等占據，在高度方向上利用率并不高。
魔方的躺式電芯有效改善了這一情況，不僅電池包高度方向得到了充分利用，電池中活性材料的占比也大大提升，從而明顯提高體積利用率。
魔方電池包的長度和寬度是固定的——1690mm*1300mm；高度有三種：分別為110mm、125mm和137mm。可以想象一下，電池的長度相當于一個成年男子的身高，而電池包的厚度相當于一罐可樂——就像一個大Pad。根據上汽方面給出的數據，基于CTP、高電壓、超薄基材等技術，90kWh魔方電池，電池系統能量密度達到195Wh/kg，從而實現CLTC續航里程550-570km。可以用5系電芯實現8系電芯的能量密度，CTP成組效率達到79.6%。
二、側著噴：安全性更高
電芯躺著放的另一個好處就是電芯的噴發口不再向上，而是側向噴發到底部托盤結構上。一般來說電池上蓋的強度并不大，厚度基本在1—2mm，立式電芯噴發口向上，一旦發生熱失控，對車內乘客存在一定安全隱患，躺式電芯就解決了這一問題。
此外，躺式排布電芯設計能夠降低電芯之間有效接觸面積，減小熱傳遞通道。魔方電池包只有兩層電芯，一旦一顆電芯熱失控，只會蔓延到它上下那顆接觸面積大的電芯，并通過水冷系統帶走一部分熱量。左右兩側的電芯由于接觸面積小，且有隔熱材料防護，熱失控的幾率大為減小，因此電芯的熱失控整體是可控的，不會帶來多米諾骨牌效應。
這種躺式排布，還可以最大程度節省隔熱材料的應用。例如，以前需要用6片隔熱材料的，現在僅用2片就夠了。絕大部分空間都可以用來容納有效的電化學材料。
總結下來，魔方電池包在安全方面主要靠五字秘訣：預—— 7*24h 遠程監控體系：自學習功能使熱失控可提前監測，防范于未然；導—— 提前散熱系統：遠程監測到熱失控，醞釀期即開啟最大功率散熱；臥——獨有躺式排布電芯設計：降低電芯之間有效接觸面積，減小熱傳遞通道；隔—— 氣凝膠阻燃材料：物理熱量隔離，確保單個電芯熱失控后不影響周邊相鄰電芯；疏——自動泄壓防爆閥：主動泄壓，釋放電池包內壓力，使過熱氣體降溫，防止氣體噴射。
三、柔性大：增加循環壽命
傳統立式電芯的電池包，是將電芯放置在了剛性框架的“鐵牢籠”里，隨著電芯的老化膨脹，受力條件將會急劇惡化，電芯只能在有限的空間內承擔更大的壓緊力。
魔方電池采用柔性約束的方式，結構主要是通過上下兩層薄壁的柔性壓板，配合柔性的結構膠來共同對電芯完成這一約束。相當于為電芯穿上了一件“高彈緊身衣”，能夠自適應電芯的膨脹，大幅降低電芯受力，電芯的循環壽命得以延長。
據上汽方面介紹，這件“超級緊身衣”的誕生非常不容易，要解決三大難題。
第一，是結構膠的受力工況極為苛刻。結構膠在電芯的不同位置，受力工況完全不同。需要將“超級緊身衣”切割成小部分，根據不同部分的需求來設計。
第二，匹配電芯全壽命周期的需求。電芯生命后期階段，體積會大幅膨脹，這件“超級緊身衣”也要適應電芯的變化。簡單說，腰圍70的瘦子能穿，后期變成腰圍100的胖子時仍然要貼合，不破損。
第三，超高分子材料的老化評估。用上汽集團相關負責人的話說，整個柔性方案可以說就是用膠的藝術。上汽團隊需要解決膠的老化問題。為此，上汽聯合陶氏化學共同研發，匹配躺式電芯特性專屬結構件，共開發測試超過1000款結構膠配方，進行了超過2萬小時可靠性驗證，最終才確定結構膠配方。
此外，加上上汽采用獨特的電芯電解液引流設計，使電解液流通更加順暢，這些因素疊加都會增加電芯的循環壽命。在這些技術的加持下，魔方電池成功挑戰了針刺實驗，在鋼針刺入電池包觸發熱失控后，被刺的電池包出現冒煙現象，但沒有起火、爆炸，也沒有出現熱蔓延現象。
總結來看，魔方電池最明顯的特點，就是通過躺式電芯將電池包的厚度做薄，電池包內部的空間利用率進一步得到提升；安全性有所提升，通過側向噴發，解決了立式電芯向上噴發的潛在危險性。當然，超薄電池也有附加好處，車輛實現超低質心高度，且質心分布均勻，能夠有效抑制車輛高速行駛中的側傾，在極限駕駛過程中，車身的控制做得更好，讓操控更純粹。
來源：電動汽車觀察家 作者：王凌方
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