為什么越來越多的人選擇三元鋰電池，它的安全性如何？
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-05-13 22:41
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一直以來大家對電動(dòng)車電池安全的擔(dān)憂就沒有停止過，特別是上個(gè)月一輛特斯拉ModelS電池短路起火再次將這個(gè)話題推向高潮，連特斯拉都能燒起來，業(yè)內(nèi)還有能讓人放心的電動(dòng)汽車嗎？
但你確定特斯拉的電池技術(shù)就是最好的嗎，而且據(jù)說那起事故還另有隱情？當(dāng)然，這不在今天的討論話題之內(nèi)，今天的重點(diǎn)是探討零跑的電池技術(shù)。
想必很多人對零跑S01這款雙門四座小跑車感興趣，畢竟補(bǔ)貼后十多萬元的價(jià)格極為親民，可以說圓了無數(shù)人的跑車夢，唯一擔(dān)心的可能就是它的電池技術(shù)安全性。
為什么選擇三元鋰電池？
零跑S01同樣采用三元鋰電池，雖然相比磷酸鐵鋰、鈦酸鋰材料，三元鋰在安全性和壽命方面不占優(yōu)勢，但三元鋰的好處就是能量密度大，一致性好，耐低溫，這意味著可以給汽車節(jié)省更多的空間和重量，所以被乘用車行業(yè)廣泛采用。
例如比克18650電池（三元鋰電池）的能量密度已經(jīng)達(dá)到232Wh/kg，而目前國內(nèi)主流的磷酸鐵鋰電池基本上徘徊在150-170Wh/kg左右；三元鋰電池在-20℃時(shí)的電池容量能保持常溫的70%，而磷酸鐵鋰電池僅剩54%。
但三元鋰材料在200℃時(shí)就會分解產(chǎn)生劇烈化學(xué)反應(yīng)，而磷酸鐵鋰電池的分解溫度在800℃。所以三元鋰安全性上的不足，就要通過PACK和BMS彌補(bǔ)，這也是為什么各大車企都要研發(fā)自主電池技術(shù)的原因。
那么零跑電池包的PACK技術(shù)有何創(chuàng)新？
目前行業(yè)電芯方案主要有三種：圓柱形、方形和軟包。
考慮到底盤高度和技術(shù)安全性，零跑S01采用了18650圓柱型電芯，這是目前行業(yè)內(nèi)三元技術(shù)應(yīng)用最成熟，一致性最好的，也是特斯拉、零跑等車企選用的主流方案。
方形電芯雖然放電倍率性好、組裝方便，但缺點(diǎn)就是散熱性、通用性和一致性相對較差。
至于軟包鋰電池，在能量密度、重量、組裝靈活性方面都有優(yōu)勢，但最大的挑戰(zhàn)在于軟包裝材料——鋁塑復(fù)合膜，質(zhì)量和工藝要求太高，同時(shí)成組結(jié)構(gòu)復(fù)雜，電芯一致性較差，并且封口工藝和機(jī)械強(qiáng)度可靠性差，所以很難滿足車用市場需求。
在可能涉及電動(dòng)車自燃的安全性方面，零跑主要做了三點(diǎn)創(chuàng)新保障。
一是單電芯雙極雙保險(xiǎn)安全設(shè)計(jì)：包括寶馬在內(nèi)的業(yè)內(nèi)電動(dòng)車電池，在遭遇電流過大情況下的普遍做法是將整個(gè)電池組主回路的保險(xiǎn)絲斷掉；
而零跑采用獨(dú)特的單電芯雙極雙保險(xiǎn)設(shè)計(jì)，每個(gè)電芯通過鋁絲與匯流排相連，這樣就給予每個(gè)單電芯獨(dú)立保護(hù)，在提高安全性的同時(shí)，更便利維修。
二是PACK高低壓全隔離專利設(shè)計(jì)：零跑把所有的帶電漏電體都做到了隔離，充分防止電池包短路，降低碰撞損失。最重要的是每個(gè)模組之間使用橫梁進(jìn)行硬件隔離，可以提供1-2分鐘的防火隔離時(shí)間，零跑為此申請了專利。要知道，特斯拉ModelS從短路到劇烈燃燒前后就6秒鐘左右的時(shí)間，而零跑這項(xiàng)技術(shù)無疑確保了逃生自救時(shí)間。
三是全鋁一體化加強(qiáng)外殼設(shè)計(jì)：零跑電池箱外殼采用一體化全鋁工藝，箱體總重比同尺寸鈑金箱體減少40%。而且首創(chuàng)的一體化無螺釘模組結(jié)構(gòu)可以保障電池模組內(nèi)部結(jié)構(gòu)完全無金屬化，還能避免螺釘脫落導(dǎo)致模組內(nèi)部松動(dòng)等問題。
比特斯拉效果更好的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)
在電池包熱管理上，零跑在特斯拉的蛇形冷卻方式基礎(chǔ)上改進(jìn)優(yōu)化，使得整個(gè)電池包電芯的溫差控制在1.5℃以內(nèi)（特斯拉為2℃），常溫放電效率高達(dá)97.7%，黑河-15℃環(huán)境下放電效率達(dá)92.5%，高于常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)（90%），可延長電池壽命20%。
同時(shí)由于在電芯排布結(jié)構(gòu)和水冷管設(shè)計(jì)方面的技術(shù)升級，在同樣的體積空間內(nèi)，采用21700電芯的48度電零跑電池包能量密度達(dá)到了160Wh/kg，和最新的75度電的Model3電池包一個(gè)水平。
最后
雖然很多新能源車企宣稱掌握了三電核心技術(shù)，但有多少水分值得商榷，至少很多都沒有自己的PACK技術(shù)，而是采用電池供應(yīng)商提供的解決方案，難以與整車系統(tǒng)匹配做到一致性。
而零跑的電池包內(nèi)部組件全部自主研發(fā)，包括模組，PACK，BMS硬件，軟件和算法。零跑動(dòng)力電池負(fù)責(zé)人向我們表示，這是在國內(nèi)整車廠中除了比亞迪以外，電池包自主研發(fā)程度最高的。
但你確定特斯拉的電池技術(shù)就是最好的嗎，而且據(jù)說那起事故還另有隱情？當(dāng)然，這不在今天的討論話題之內(nèi)，今天的重點(diǎn)是探討零跑的電池技術(shù)。
想必很多人對零跑S01這款雙門四座小跑車感興趣，畢竟補(bǔ)貼后十多萬元的價(jià)格極為親民，可以說圓了無數(shù)人的跑車夢，唯一擔(dān)心的可能就是它的電池技術(shù)安全性。
為什么選擇三元鋰電池？
零跑S01同樣采用三元鋰電池，雖然相比磷酸鐵鋰、鈦酸鋰材料，三元鋰在安全性和壽命方面不占優(yōu)勢，但三元鋰的好處就是能量密度大，一致性好，耐低溫，這意味著可以給汽車節(jié)省更多的空間和重量，所以被乘用車行業(yè)廣泛采用。
例如比克18650電池（三元鋰電池）的能量密度已經(jīng)達(dá)到232Wh/kg，而目前國內(nèi)主流的磷酸鐵鋰電池基本上徘徊在150-170Wh/kg左右；三元鋰電池在-20℃時(shí)的電池容量能保持常溫的70%，而磷酸鐵鋰電池僅剩54%。
但三元鋰材料在200℃時(shí)就會分解產(chǎn)生劇烈化學(xué)反應(yīng)，而磷酸鐵鋰電池的分解溫度在800℃。所以三元鋰安全性上的不足，就要通過PACK和BMS彌補(bǔ)，這也是為什么各大車企都要研發(fā)自主電池技術(shù)的原因。
那么零跑電池包的PACK技術(shù)有何創(chuàng)新？
目前行業(yè)電芯方案主要有三種：圓柱形、方形和軟包。
考慮到底盤高度和技術(shù)安全性，零跑S01采用了18650圓柱型電芯，這是目前行業(yè)內(nèi)三元技術(shù)應(yīng)用最成熟，一致性最好的，也是特斯拉、零跑等車企選用的主流方案。
方形電芯雖然放電倍率性好、組裝方便，但缺點(diǎn)就是散熱性、通用性和一致性相對較差。
至于軟包鋰電池，在能量密度、重量、組裝靈活性方面都有優(yōu)勢，但最大的挑戰(zhàn)在于軟包裝材料——鋁塑復(fù)合膜，質(zhì)量和工藝要求太高，同時(shí)成組結(jié)構(gòu)復(fù)雜，電芯一致性較差，并且封口工藝和機(jī)械強(qiáng)度可靠性差，所以很難滿足車用市場需求。
在可能涉及電動(dòng)車自燃的安全性方面，零跑主要做了三點(diǎn)創(chuàng)新保障。
一是單電芯雙極雙保險(xiǎn)安全設(shè)計(jì)：包括寶馬在內(nèi)的業(yè)內(nèi)電動(dòng)車電池，在遭遇電流過大情況下的普遍做法是將整個(gè)電池組主回路的保險(xiǎn)絲斷掉；
而零跑采用獨(dú)特的單電芯雙極雙保險(xiǎn)設(shè)計(jì)，每個(gè)電芯通過鋁絲與匯流排相連，這樣就給予每個(gè)單電芯獨(dú)立保護(hù)，在提高安全性的同時(shí)，更便利維修。
二是PACK高低壓全隔離專利設(shè)計(jì)：零跑把所有的帶電漏電體都做到了隔離，充分防止電池包短路，降低碰撞損失。最重要的是每個(gè)模組之間使用橫梁進(jìn)行硬件隔離，可以提供1-2分鐘的防火隔離時(shí)間，零跑為此申請了專利。要知道，特斯拉ModelS從短路到劇烈燃燒前后就6秒鐘左右的時(shí)間，而零跑這項(xiàng)技術(shù)無疑確保了逃生自救時(shí)間。
三是全鋁一體化加強(qiáng)外殼設(shè)計(jì)：零跑電池箱外殼采用一體化全鋁工藝，箱體總重比同尺寸鈑金箱體減少40%。而且首創(chuàng)的一體化無螺釘模組結(jié)構(gòu)可以保障電池模組內(nèi)部結(jié)構(gòu)完全無金屬化，還能避免螺釘脫落導(dǎo)致模組內(nèi)部松動(dòng)等問題。
比特斯拉效果更好的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)
在電池包熱管理上，零跑在特斯拉的蛇形冷卻方式基礎(chǔ)上改進(jìn)優(yōu)化，使得整個(gè)電池包電芯的溫差控制在1.5℃以內(nèi)（特斯拉為2℃），常溫放電效率高達(dá)97.7%，黑河-15℃環(huán)境下放電效率達(dá)92.5%，高于常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)（90%），可延長電池壽命20%。
同時(shí)由于在電芯排布結(jié)構(gòu)和水冷管設(shè)計(jì)方面的技術(shù)升級，在同樣的體積空間內(nèi)，采用21700電芯的48度電零跑電池包能量密度達(dá)到了160Wh/kg，和最新的75度電的Model3電池包一個(gè)水平。
最后
雖然很多新能源車企宣稱掌握了三電核心技術(shù)，但有多少水分值得商榷，至少很多都沒有自己的PACK技術(shù)，而是采用電池供應(yīng)商提供的解決方案，難以與整車系統(tǒng)匹配做到一致性。
而零跑的電池包內(nèi)部組件全部自主研發(fā)，包括模組，PACK，BMS硬件，軟件和算法。零跑動(dòng)力電池負(fù)責(zé)人向我們表示，這是在國內(nèi)整車廠中除了比亞迪以外，電池包自主研發(fā)程度最高的。
