岚图“三无”电池技术全解，和刀片电池、弹匣电池有何不同？

近日，中国汽车技术研究中心有限公司根据2021年1月1日起开始实施的新国标GB 38031-2020 《电动汽车用动力蓄电池安全要求》，对岚图FREE纯电版搭载的三元锂电池进行检测。结果显示，该电池在热失控触发并发出热事件报警信号后，无冒烟、无起火、无爆炸现象发生。
岚图汽车CEO卢放表示：“岚图是目前国内首个拿到“不冒烟”成绩的三元锂电池。”

三元锂电池做到热失控状态下“无起火、无爆炸”已经很难，此前广汽埃安的弹匣电池针刺测试实现了这样的“壮举”。此次岚图在此基础上又做到了“无冒烟”，意味着三元锂电池安全又上升了一个新台阶。
岚图FREE纯电版车型采用三星SDI的NCA高镍8系电芯，而模组和PACK则由东风体系自己设计。
岚图官方介绍，能够取得如此成绩主要得益于3点：电芯三维隔热墙设计、电池安全监测和预警模型、电池PACK设计。
单体电芯三维隔热墙设计
岚图汽车新能源技术总监黄敏介绍，隔热墙技术是岚图电池热失控不冒烟的核心，其原理是在电池包内，使用超强高分子隔热阻燃材料，将每个电芯分离，并且单独三维立体包裹。如同“琥珀”一样。

这样即便某个电芯发生热失控，三维隔热墙可以将其释放的能量“关起来”，不至于波及周围电芯，进而防止电池包系统发生热失控自燃或者爆炸。
此外，在电芯顶部，岚图还额外布置有耐超过1000℃高温的隔热阻燃层，防止热量进一步外泄，保护车内人员安全。
核心还是要落到“隔热”二字上来，为什么一定要隔热呢？
这里有必要先给大家科普一下，电池自燃或者爆炸，根本原因并非由单个电芯热失控引起，而是单个电芯热失控之后，波及其他电芯进而导致电池系统热失控，发生自燃、爆炸等情况。所以，控制热量传播是重中之重。
这个原理类似水果装箱时套保鲜膜，除了避免运输过程中的挤压，很大一部分原因是怕一个水果坏了之后“传染”周围的其他水果。导致一箱水果加速腐烂。
然而，知易行难。落到实处，岚图确实费了不少功夫。黄敏介绍，在给单个电芯进行阻隔过程中，岚图需要克服三维隔热层间隙填充不充分、填充气泡等工艺难题，这需要全新设计模具开孔方案，让几千颗电芯均匀填充。
黄敏表示，仅此一点，岚图团队研发周期长达一年，尝试国内外十余种先进的隔热阻燃材料。
BMS云端卫士独创电池安全监测和预警模型
除了电芯隔热墙技术，在软件层面，岚图也基于BMS云端卫士对电池进行大数据分析和追踪，实现 “千车千面”。
黄敏介绍，电池包在原有温度电压预警基础上，搭建了精确的电池安全监测和预警大数据模型，追踪每一台车、每一块电池的使用数据。不管车辆跑到最北边的漠河，还是最南边的海南，都无法逃脱岚图的“监管”。

岚图将监测到的数据与云端大数据库实时对比，当系统发现电池监测数据出现异常时，岚图会通过云端APP推送及车辆的预警系统，提醒用户。
“球笼式”电池PACK方案
在被动安全上，岚图针对电池结构进行了五大设计：定制化车身防护、高强框架、压力传递、形变吸能和电池双保险。
车身防护：众所周知，电池系统最大的软肋就是侧面。来看看岚图是怎么干的：
岚图FREE车型的B柱结构采用了TRB工艺的1500Mpa超高强度钢材；在车门门槛位置，用了双层结构的1500MPa超高强度热成型钢；前后车门内部，还有行业最高等级的2000MPa热成型钢制成车门防撞梁。
核心就一个目的，防止车辆发生碰撞或侧翻挤压电池，保证电池的完整性。
高强框架：在电池PACK外壳上，岚图通过高强铝合金框架、带多条加强筋来强化其耐撞性。根据岚图测试数据反馈，该结构可以抵御高达20吨力的挤压不出事。
压力传递：在电池包内部，岚图设计了多条横纵加强梁，使得电池包在受到外力时层层分解，保护内部电芯。
形变吸能：如果电池包受力不可避免，岚图还对电池包预设了形变吸能空间，留有超过30mm的形变空间，在电池包受撞击变形时，保护其中电芯免遭损伤。
电池双保险：带有铝合金壳体的圆柱电芯，双极均设置有防爆阀，当撞击侵入电池包造成高压回路短路时，电池双极双保险打开，确保电池不起火、不爆炸。

80大项150小项严苛测试
产品出来之后，要经过反复大量的测试来验证品质。对比国际标准，岚图在电池测试上进行了两个层面的优化：
首先是增加项目。国际上对电动汽车电池安全测试标准共有20余大项，岚图汽车在此基础上又增加了超60大项，通过80大项150小项的极端严苛测试模拟用户用车场景。
其次是升级测试标准。国标测试项目多为简单的单一应力测试——比如火烧，比如水浸，环境耐久测试、机械耐久测试等。这是物理实验中经典的控制变量法，然而用户的真实使用场景比这个复杂的多，电池系统同时受多重应力的叠加作用是驾驶中的常态。
为此，岚图选择了增加数十项超国标的严苛叠加测试组，以确保万无一失。例如对同一块电池包，连续进行高低温存储、极限温度冲击、等效45万公里带载振动、六向机械冲击、绝缘耐压、泡水等多项极端测试。大多是多种场景同时进行。

当然，皇天不负苦心人。岚图的电池安全保护尽管过程曲折，但中汽研给出的测试反馈看，效果还是值得肯定：
1、试验触发热失控后5分钟，岚图FREE的电池包系统未出现冒烟、起火、爆炸现象（国标要求：5分钟不起火）；
2、试验过程中，电芯单体达到的最高温度约300℃，并在10分钟后降至50℃；
3、整个电池包外壳完整，拆开外壳后，仅试验电芯受损，周围电芯未受到波及；
4、试验后的电池包被静置观察50天后仍维持“不冒烟、不起火、不爆炸”状态。
岚图对电池结构的保护是否存在负面影响？
电池安全问题是一个庞大而复杂的系统，任何一个细小的改变都要费尽思量。岚图此次对三元锂电池的重构是否会产生“副作用”，也让消费者产生了不少疑惑。比如电池结构层层加码之后，电池包重量是否加大，是否影响电池能量密度？成本是否提升，最终转嫁给消费者？包括三维隔热墙技术是否影响电芯散热？
对此，岚图表示无需过分担心。其数据调研显示，如果同在三元锂电池领域对比，岚图电池包的能量密度在业内是第一梯队，即能量密度并未受到影响。原因在于，岚图通过下箱体的轻量化技术，使得电池在结构改变的情况下，重量和能量密度维持不变。
关于三维隔热墙技术对电芯散热的影响。岚图认为没有质的影响。因为岚图采用的小体积圆柱电芯相较业内常见的大电芯，天然就有散热优势。
在此基础上，岚图在每个电芯底部都配备了超强的液冷系统，对每个电芯做充分的冷却。从岚图实际测试的结果看，取得的效果还是非常不错。
没做针刺试验，是否意味岚图电池安全含金量不高？
岚图在此次电池安全试验中，结结实实秀了一把肌肉。然而，也有不少网友提出了不同意见，为什么没有做针刺试验？这是否意味着岚图电池并没有宣传的安全？
无论国家标准有没有要求，有比亚迪刀片电池和广汽埃安弹匣电池珠玉在前。任何后来者，磷酸铁锂和三元锂都绕不开针刺试验的问题。
对此，岚图汽车给出了2点解释：首先从其产品自身来看，岚图用的是小圆柱电芯，整个电池包层面做针刺的话，大概率来讲是毫发无损，因为一颗针很难连续将底护板、电池箱体、小圆柱壳体三层金属防护层刺穿。若非如此，电池就无法引起热失控，没有热失控，针刺试验就没有意义。而采取电池包内部加热的方法，把一颗电芯以及周边的电芯温度加热到300°C，人为去触发热失控的意义就在于此。
此外，就用户真实使用场景来看，地面硬物连续刺穿底护板（钢板）、电池箱体（铝合金）、电芯壳体（铝合金）三层金属防护的概率极低，即电池热失控并非由它引起。
岚图认为，现在绝大多数起火事故发生是因为电池质量欠佳、过度充电、电池老化引起的单个电芯内短路，加热触发的热扩散试验能够涵盖上述用户实际用车场景。对应的试验场景对现实更有参考意义。
外行人看来，岚图的回答会给人一种避重就轻的感觉。但实事求是讲，岚图这两句说的句句在理：
先来看第一条，岚图纯电版采用的是三星SDI的21700规格圆柱电芯，所谓“21700”的含义是“直径21mm、长度70mm”的圆柱体电芯。与比亚迪刀片电池和广汽埃安的弹匣电池相比，无论怎么操作，圆柱电芯都无法做到“一针到底”，就无法引起电池热失控，那这个试验就毫无意义。
第二点理由跟实际情况更接轨。随着制造工艺和材料水平不断提高，现在的汽车在物理安全上基本都有冗余。汽车厂商在电动汽车电池最外围的结构防护上更是各显神通。所以从根本上讲，电池由于被外界硬物戳破而发生热失控的可能性不大，那么类似电池被针刺击穿的真实场景也就不复存在。
实际情况也证明了这一点。结合近几年发生的动力电池热失控自燃来看，充电或者驾驶过程中自燃的情况居多，对应的就是电池过充老化的问题。
与刀片电池和弹匣电池相比如何？
比亚迪刀片电池、广汽埃安弹匣电池、再到今天的岚图电池都通过不同的方式刷新了消费者对电池安全的认知。那么，三者又有什么区别呢？
先来看比亚迪的刀片电池的做法：磷酸铁锂在安全性能上天然就优于三元锂电池，而比亚迪的刀片电池根本上是通过改变电池PACK结构，从而提高电池的能力密度。
再来看广汽埃安的弹匣电池：其核心逻辑是，通过将单个电芯“限定”在一个安全舱内防止单个电芯热失控发生扩散。
对于三者的区别，黄敏表示：“（和二者相比）岚图的核心技术不太一样，我们有首创的三维隔热墙、从最后的实验结果来看也不一样，我们的电池包实现了热扩散试验不冒烟不起火，这个也是目前三元锂电池首例实现不冒烟不起火不爆炸的结果。”

在电芯物理属性短期内无法突破的情况下，通过改变电池结构提升安全性也不失为一个“另辟蹊径”的良策。能给消费者带来更安全的产品，对整个行业就是巨大的贡献。这款电池的真实表现如何，很快就有答案。岚图官方表示，搭载该电池的岚图FREE纯电版车型将于3月31日接受预定，今年第三季度上市交付。