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：寶鄂實業(yè)
2019-05-13 22:41
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一直以來大家對電動車電池安全的擔憂就沒有停止過，特別是上個月一輛特斯拉ModelS電池短路起火再次將這個話題推向高潮，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？當然，這不在今天的討論話題之內(nèi)，今天的重點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，畢竟補貼后十多萬元的價格極為親民，可以說圓了無數(shù)人的跑車夢，唯一擔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℃時就會分解產(chǎn)生劇烈化學反應，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，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——鋁塑復合膜，質(zhì)量和工藝要求太高，同時成組結(jié)構(gòu)復雜，電芯一致性較差，并且封口工藝和機械強度可靠性差，所以很難滿足車用市場需求。
在可能涉及電動車自燃的安全性方面，零跑主要做了三點創(chuàng)新保障。
一是單電芯雙極雙保險安全設(shè)計：包括寶馬在內(nèi)的業(yè)內(nèi)電動車電池，在遭遇電流過大情況下的普遍做法是將整個電池組主回路的保險絲斷掉；
而零跑采用獨特的單電芯雙極雙保險設(shè)計，每個電芯通過鋁絲與匯流排相連，這樣就給予每個單電芯獨立保護，在提高安全性的同時，更便利維修。
二是PACK高低壓全隔離專利設(shè)計：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。最重要的是每個模組之間使用橫梁進行硬件隔離，可以提供1-2分鐘的防火隔離時間，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秒鐘左右的時間，而零跑這項技術(shù)無疑確保了逃生自救時間。
三是全鋁一體化加強外殼設(shè)計：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致模組內(nèi)部松動等問題。
比特斯拉效果更好的電池熱管理系統(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)上改進優(yōu)化，使得整個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97.7%，黑河-15℃環(huán)境下放電效率達92.5%，高于常規(guī)標準（90%），可延長電池壽命20%。
同時由于在電芯排布結(jié)構(gòu)和水冷管設(shè)計方面的技術(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到了160Wh/kg，和最新的75度電的Model3電池包一個水平。
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。零跑動力電池負責人向我們表示，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？當然，這不在今天的討論話題之內(nèi)，今天的重點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，畢竟補貼后十多萬元的價格極為親民，可以說圓了無數(shù)人的跑車夢，唯一擔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℃時就會分解產(chǎn)生劇烈化學反應，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，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——鋁塑復合膜，質(zhì)量和工藝要求太高，同時成組結(jié)構(gòu)復雜，電芯一致性較差，并且封口工藝和機械強度可靠性差，所以很難滿足車用市場需求。
在可能涉及電動車自燃的安全性方面，零跑主要做了三點創(chuàng)新保障。
一是單電芯雙極雙保險安全設(shè)計：包括寶馬在內(nèi)的業(yè)內(nèi)電動車電池，在遭遇電流過大情況下的普遍做法是將整個電池組主回路的保險絲斷掉；
而零跑采用獨特的單電芯雙極雙保險設(shè)計，每個電芯通過鋁絲與匯流排相連，這樣就給予每個單電芯獨立保護，在提高安全性的同時，更便利維修。
二是PACK高低壓全隔離專利設(shè)計：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。最重要的是每個模組之間使用橫梁進行硬件隔離，可以提供1-2分鐘的防火隔離時間，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秒鐘左右的時間，而零跑這項技術(shù)無疑確保了逃生自救時間。
三是全鋁一體化加強外殼設(shè)計：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致模組內(nèi)部松動等問題。
比特斯拉效果更好的電池熱管理系統(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)上改進優(yōu)化，使得整個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97.7%，黑河-15℃環(huán)境下放電效率達92.5%，高于常規(guī)標準（90%），可延長電池壽命20%。
同時由于在電芯排布結(jié)構(gòu)和水冷管設(shè)計方面的技術(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到了160Wh/kg，和最新的75度電的Model3電池包一個水平。
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。零跑動力電池負責人向我們表示，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。
