针刺三元锂不起火，埃安弹匣电池能根治电动车自燃吗？

3月10日，广汽埃安发布了新一代动力电池安全技术—弹匣电池系统安全技术（以下简称“弹匣电池”）。该技术突破了三元锂电池安全最严苛、此前难以过关的针刺试验瓶颈。而广汽埃安成为了首家对外公布三元锂整包针刺不起火的企业。

三元锂电池也能通过针刺实验

众所周知，磷酸铁锂电池和三元锂电池是全球电动车行业的两大主流电池技术路线。磷酸铁锂电池因为寿命更长、成本更低，在中低续航车型中得到广泛的应用；而三元锂电池因为能量密度高、整车电耗低，主要在中高续航车型中应用。根据当前市场实际使用情况来看，磷酸铁锂电池、三元锂电池两种技术路线，在未来很长一段时间内仍将并行发展。

磷酸铁锂电池的安全性大家已相对认可，但三元锂电池的安全目前仍然是行业公认的痛点和难点。面对这个安全方面的核心痛点和难点，全球范围内相关的产、学、研机构都在以此作为重要课题，而广汽埃安成为了最先公开发布成果的企业。从当天线上发布会展示的试验视频中，由中国汽车技术研究中心首席专家、国家电池安全标准起草人之一刘仕强博士带领团队，对搭载了弹匣电池系统安全技术的三元锂电池整包进行了针刺热扩散试验。

试验结果显示，广汽埃安的三元锂（弹匣电池）整包在试验过程中热事故信号发出5分钟后，仅出现短暂冒烟，无起火和爆炸现象。静置48小时后，电压降至0V，温度恢复至室温。针刺后只有被刺电芯模块热失控，没有蔓延到其他电芯。打开电池整包，观察内部结构完好。

这是行业首次通过三元锂电池整包针刺不起火试验，三元锂电池安全性取得了历史性的突破。

三元锂电池通过针刺实验有多难？

三元锂电池虽然凭借正极金属高活性，相比磷酸铁有着更高的能量密度，从而衍生出了轻量化与比能量（体积与重量）高的优势，但热失控段时间释放出的超高热能，也一直是三元锂电池凭的痛点。为此，动力电池新国标还特意取消了电池单体针刺实验。

但有专家对此表示：针刺试验大致方法是将充满电的电池放在一个平面上，用直径5mm的钢针沿径向将电池刺穿，这实际上是模拟了电池短路状况。现实应用中，汽车动力电池也可能遇到剧烈碰撞下外物侵入电池内部的情况。锂电池在短路时极易发生渗漏起火爆炸，因此针刺试验是动力电池测试中非常有效、苛刻的一种方法，如果在针刺实验中电池能做到不起火爆炸，那锂电池可以说具有了相当高的安全性。

在今年召开的“2021电动汽车百人大会”上，比亚迪董事长王传福就对汽车动力电池的安全规范提出了新的建议，他认为应该把动力电池的针刺试验逐步列入强制性标准，同时把目前热扩散试验要求的不短于5分钟的标准，提升到不短于30分钟的标准。

可是，三元锂电池想要通过针刺实验并不容易。我们要知道，电池能否通过针刺试验，目前主要还是从抑制产热、提升耐热性能、增加扩散通道的方面入手，暂未出现避免短路的可行性理论。

在上述几个方面，决定性最大的是材料化学特性，热稳定性从差到好的顺序为：钴酸锂<镍钴锰（三元锂电池）<锰酸锂<磷酸铁锂。

三元锂电池在250-300℃高温会分解产生大量游离态氧，并且因为三元材料的化学反应尤其强烈，一旦释放氧分子，电解液在高温作用下就会迅速燃烧，随即发生爆燃现象。

相比之下，在磷酸锂铁电池中，磷酸铁锂晶体的P-O键非常稳固，难以分解。即便在高温或过充状态下，也不会像三元材料一样结构崩塌发热，或是形成强氧化性物质，拥有良好的安全性。

所以，三元锂电池想要通过针刺实验，本质上要比磷酸铁锂难得多！

广汽埃安弹匣电池是如何做到的？

同样是三元锂电池，广汽埃安弹匣电池凭什么能做到？其中这离不开弹匣电池具备的四大核心技术：

一、超高耐热稳定的电芯。首先，电池安不安全，关键还是看电芯。广汽埃安弹匣电池电芯通过正极材料的纳米级包覆及掺杂技术的应用，能有效提升热稳定性，防止热失控。其次，其电解液新型添加剂的应用实现了SEI膜的自修复，从而改善电芯寿命，降低电芯短路风险。

除了以上两项被动安全防护，广汽埃安弹匣电池还有高安全电解液，通过特殊电解液添加剂，在加热至120℃以上时，在活性材料表面自发聚合形成高阻抗特性聚合物膜，大幅降低热失控反应产热。这些关键技术的应用，使电芯的耐热温度提升了30%。

二、超强隔热的电池安全舱。这项电芯与模组的双层被动安全措施各家都在做，不过广汽埃安的做法是用更好的物料，即通过网状纳米孔隔热材料和耐高温上壳体，弹匣电池构筑了超强隔热的安全舱，最终实现三元锂电芯热失控不蔓延至相邻电芯。同时，电池包上壳体能耐温1400℃以上，从而有效保护电池整包。

三、极速降温的速冷系统。广汽埃安弹匣电池通过全贴合液冷系统、高速散热通道、高精准的导热路径的设计，弹匣电池实现了散热面积提升40%，散热效率提升30%，有效防止热蔓延。

四、全时管控的第五代电池管理系统。除了针对电池内部架构的改造，广汽埃安弹匣电池还有一套先进的电池安全管理系统，通过采用车规级最新一代电池管理系统芯片，可实现每秒10次全天候数据采集，相比前代系统提升100倍，以24小时全覆盖的全时巡逻模式，对电池状态进行监测。发现异常时，立即启动电池速冷系统为电池降温。全时巡逻模式和异常自救的应用，重新定义了三元锂电池主动安全的标准。

弹匣电池虽然增加了大量的安全设计，但同时在冷却系统、电芯设计、整包布置等方面进行全面优化。搭载弹匣电池系统安全技术的电池包，相对于同类普通电池包，体积能量密度提升9.4%，重量能量密度提升5.7%，成本下降10%。因此，弹匣电池是在没有牺牲续航和提高成本的基础上，实现了高安全、长续航、低成本。

三元锂针刺不起火带来哪些影响？

就像我们前面说的，此次广汽埃安弹匣电池通过针刺实验，在电池安全领域可谓是实现重大突破。如果广汽埃安弹匣电池的安全技术能够在行业实现普及，未来纯电动车也会更加安全，电动车自然事故也会更少。

根据不完全统计，截止到去年8月份，就有超过20起的新能源车自燃起火事故，涉及多个国产、合资品牌。其中绝大数新能源均搭载了三元锂电池。而三元锂电池起火爆炸频繁，更是带动磷酸铁锂电池迅速复兴。

而现在，广汽埃安弹匣电池通过针刺实验，对于消费者而言，将一定程度打消其对三元锂纯电动车的购车顾虑，让消费者更放心购买纯电动车产品。对行业而言，广汽埃安弹匣电池系统安全技术的发布更是具有里程碑的意义，它标志着电池安全上升到全新的高度，特别是重新定义了三元锂电池的安全标准，从而甚至带动整个纯电动车市场的销量。

据了解。“弹匣电池”今年开始将会在AION全系车型上陆续搭载。