如何解决电动汽车的自燃问题？

2022-11-18 09:39:12

如何解决电动汽车的自燃问题？

即使对于电动汽车再苛刻的人，如今也不得不承认：几年前还是新生事物的电动汽车，今天已经受到了用户的热捧。

在过去的10月份，我国新能源汽车在新车市场渗透率又一次突破了30%，在这其中纯电动汽车占了绝大多数。与此同时，国内多家车企开始向海外用户交付电动汽车。借助电动化，中国车企终于在全世界范围内挺起了胸膛。

然而，动辄传来的电动汽车“自燃”新闻，依旧会吓坏那些对电动汽车有兴趣的消费者。这里的“自燃”之所以要打引号，在于很多电动汽车燃烧的视频并没有展示出车辆在起火前，究竟遭遇过什么。

事实上，无论是事故撞击还是电芯故障，亦或是充电过程中出现的问题，都有可能导致电动汽车燃烧。虽然自去年开始，各大汽车品牌纷纷推出电池安全技术，但据国家应急管理部消息，2022年一季度新能源汽车火灾比去年同期依然上升32%。有一些甚至车牌还没上，就遭遇了自燃窘境。其中，由电池安全导致的火灾，成为了主要原因。

电池是怎么烧起来的？

经过了几年的市场教育，用户大多已经明白为何电动汽车会燃烧。简而言之，某个电池单体或电芯不受控制发热，进而“火烧连营”波及了周边的电池，最终引发了熊熊烈火。

图注：黑色横轴以上的反应均为放热反应，以电解液燃烧情况最为危险

这种放热现象也被称作热失控，导致其发生的原因有很多，电池材料的化学活跃性、电池管理软件故障、电芯或电池包遭遇外力破坏是主要几个方面。其中，由于外力破坏导致电池包和电芯变形，进而短路热失控，正在成为导致悲剧的主要原因。

因此，如何防范外力导致的热失控，成为车企关注的重点。近年来，很多车企和电池制造商，都发布了自身电池单体进行针刺试验的宣传。在视频中，这些电池单体在被钢针刺穿后不爆燃也没有浓烟，显示出相比较其他“一扎就炸”的三元锂电池，前者要稳定得多。

但这对于保证电动汽车的安全性来说，其实只是把事情做了一半。因为电芯在电池包中是紧密排列的，散热条件远没有实验室中那么理想。更重要的是，这种针刺试验更多是在电化学特性相对而言并不活跃的磷酸铁锂电池上进行的。能力密度更高且化学特性更加活跃的三元锂电池，则鲜有尝试。

而这，才是行业痛点。毕竟，后者才更多在中高端新能源汽车上使用。

图注：某电动汽车底盘蜂窝状排列的电芯

不过，纯电动汽车赛道的主流玩家埃安，就针对此进行了尝试与突破。此前，埃安联合中国汽车技术研究中心（以下简称“中汽中心”），对该公司自主研发的新一代动力电池安全技术——弹匣电池系统安全技术（简称“弹匣电池”），进行了行业内首个三元锂电池整包针刺不起火的试验。

值得注意的是，这场实验里专家们为电池包设定的实验参数，是按照国家标准顶格乃至超出进行设定的。而令人安心的是，即使是这样，埃安的弹匣电池表现依旧堪称完美。

在实验中，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，用一根8毫米粗的钢针，刺穿了弹匣电池包。

试验结果显示，弹匣电池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。

这种远超国标要求的成绩不仅能保证车上人员在事故中的安全，就算等到受损车辆移动到停车场后，也能避免产生安全隐患。

避免燃烧，得靠电池自己努力

其实，当前大多数电动汽车都有针对电芯热失控的安全方案。不过大多数企业采用的方式，例如增加泄压阀，在设计上为电池提供冗余散热空间等等，都是在延缓电池热失控后热扩散的速度，进而为车上人员提供逃生时间。

总而言之，属于被动安全。

然而《三国演义》中有言：与其扬汤止沸，不如釜底抽薪。如何让电池包学会自主控温降温，将火苗扼杀在摇篮里，才是从源头避免电池包热失控的正确方式。

对此，埃安给出的方案是双管齐下。一方面极大地提升电池的稳定性，另一方面则是优化软硬件系统，让整个电池包系统变得更加“聪明”。

首先在电池层面，埃安弹匣电池中的电池单体采用了超高耐热稳定电芯。在动力电池最容易出问题的正极材料方面，弹匣电池采用纳米级包覆及掺杂技术，有效提升了电芯的热稳定性。

而在电解液方面，弹匣电池采用了特殊电解液添加剂，在加热至120℃以上时，能够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放热。相当于，电解液能在高温下自动产生“保护膜”。

接下来，是在电池包软硬件的系统环境层面的优化。在硬件层面，埃安为弹匣电池包的表面布置了全贴合液冷系统、高速散热通道，并设计了高精准的导热路径。这些设置将弹匣电池的散热面积提升了40%，散热效率提升了30%。不仅可以有效对抗热失控后的热蔓延，还能在日常行驶中提升散热效率，优化车辆性能。

在软件层面，弹匣电池配备了全时管控的第五代电池管理系统（BMS）。借助最新一代车规级电池管理系统芯片，能够全天24小时不间断地进行全时巡逻模式。当发现异常时，BMS可立即启动电池速冷系统开始降温。

最后在电池包整体的结构安全层面，埃安为弹匣电池配备了超强隔热的安全舱。其拥有采用网状纳米孔隔热材料和可耐1400°C高温的上壳体，能够让三元锂电芯热失控不蔓延到相邻电芯。

正是有了这些电池安全“黑科技”，埃安的弹匣电池在电池整包测试中取得了令人安心的成绩。

也正是由于达到了业内顶级的技术水平与安全性，埃安的弹匣电池同样得到了行业认可。在历经了四个多月，由中国汽车技术研究中心、中国汽车工业协会、中国汽车工程学会、中国汽车流通协会、中国国际贸易促进委员会汽车行业分会五大行业权威机构的严格测评后，弹匣电池在央视举办的第二届中国汽车风云盛典上以“广汽埃安·动力电池技术群”的身份，斩获了评委会特别奖。

对于埃安的安全标签，显然用户是买单的。作为首个搭载弹匣电池的电动汽车，AION Y在2021年6月就成为了A级纯电动SUV的销量冠军。而这距离该款车上市才仅仅两个月。在今年3月，AION Y的交付就接近万辆，成为了中国品牌纯电动SUV的销冠。在今年8月，AION Y的累计销量就突破了10万辆，成为全国全品类SUV前十。

卖出30万辆0自燃，

弹匣电池已成埃安标配

在AION Y车型上市后，搭载弹匣电池的埃安品牌电动车累计销量到今天已经超过30万辆，无一辆发生自燃，也从没有发布过召回公告。显然，埃安的弹匣电池也在用自身实力，回报着消费者的信任。

随着弹匣电池成为埃安全系车型的标配，整个埃安品牌在2022年截至目前的表现十分亮眼。根据乘用车市场信息联席会的数据，埃安在刚过去的10月份实现了超过3万辆的销量，在新能源汽车赛道超过了上汽、长城、“蔚小理”等传统及新势力品牌。在今年1到10月，埃安卖出了超过21万辆新车，进入了全国新能源汽车销量的前五名。

随着旗下多车型的大卖，埃安车的成交均价已经提升至18万元。在用户构成方面，C端消费者占80%。如今，这家年轻的自主品牌已经通过C端市占率的稳步提升证明了自身的产品力，赢得了普通大众消费者的认同，摆脱了“网约车”的标签。而“怕自燃，选弹匣”，也成为了越来越多消费者对埃安的品牌认知。

而在这背后，是埃安围绕安全的持续发力。围绕弹匣电池的研发，埃安依托广汽研究院、广汽研究院硅谷中心，组织了超过600人的中外顶级电芯专家团队。其中博士超过60位，比例高于10%。

目前，埃安已经在动力电池过流保护、电池热抑制方法、电池热失控监控及预警等方面进行研究开发，拥有超过80项专利，在全球占据领先水平。

不过，埃安身上的科技标签也不仅限于弹匣电池这一个。在广大车企都在比拼的整车平台和智能驾驶层面，埃安在今年也带来了最新进展。本月初，埃安推出Hyper Tec，带来全新一代高端纯电专属平台AEP3.0和全新一代高端电子电气架构——星灵架构。

AEP3.0平台继承了上一代的高安全、长续航和大空间的优势，还率先引入了超跑科技，凭借“超跑级电驱技术”和“赛道级后驱驾控”，打破了纯电操控“够快不够爽”的固有认知。

值得一提的是，超跑级电驱技术中应用的智能多模换挡系统，此前仅仅在售价超过百万的保时捷Taycan的部分高配车型上才有搭载。

而在电子电气架构层面，星灵架构则开创性地采用了航天科技，通过融合风云三号红外遥感技术、第二代智能可变焦激光雷达等39个感知传感器，和应用航天级星基融合定位技术，针对智能汽车的智驾安全问题给出了系统性解决方案，带来全天候安全智驾。

由此可见，埃安正在将自家超跑Hyper SSR上赛道性能与中国航天的最新科技下放给到主流量产车。未来的埃安新车，不仅仅能做到足够安全，还能拥有参照跑车的驾驶性能。

如今，在技术上坚定布局，在消费者心中赢得了信任的埃安，同样在资本市场上收获认可。据悉，埃安A轮挂牌预期是融资150亿元。但是挂牌之后由于投资机构认购热情高涨，埃安最终募集的资金超出原计划22%，多募集33亿元，达到了183亿元，创造了汽车行业最高额的单笔融资记录。而在完成A轮融资后，埃安也成为了迄今为止未上市的新能源汽车企业中，估值最高的公司（约为1032亿元）。