欣旺达这种“三元电池”是如何做到“不起火”的？

来源丨电池中国网

导读

日前，在网络上一段内容为“不起火的欣旺达方案”视频在迅速发酵，引发万千网友关注。

“起火”犹如一把达摩克利斯之剑，悬于新能源汽车产业的天空。数据显示，今年以来国内仅新能源乘用车就发生约30起自燃起火事件，涉及十多个品牌约20款车型。近期，通用汽车从全球召回近6.9万辆雪佛兰Bolt EV，现代汽车召回近7.7万辆KONA电动汽车，原因都是因为LG化学供应的动力电池存在起火隐患。

不断的自燃起火事件刺激着公众的神经，也把被称为电动汽车心脏的动力电池推上了风口浪尖。为了破除电池包起火的安全魔咒，比亚迪推出了不起火的刀片电池，宁德时代研发出“只冒烟不起火”电池，越来越多的电池厂商加入到不起火电池的研发当中。

只冒烟、不起火电池包

日前，在网络上一段内容为“不起火的欣旺达方案”视频在迅速发酵，引发万千网友关注。该视频展示的是欣旺达惠州基地试验场进行的“加热触发电芯热失控实验”的全过程。在视频中，实验系统中的模组电芯在触发热失控后，现场有烟雾冒出，但并未出现明火。

图为视频截图

此后，被触发电芯温度快速升至约600℃达至顶点后，开始逐渐下降。约20分钟后，该电芯温度已从约600℃降至约300℃；同时其周边电芯温度也随之下降。约40分钟后，被触发的电芯温度又下降至约120℃；约50分钟后，该电芯温度已经降至约110℃，未触发第二颗电芯。一个小时后，电芯温度已经下降到100℃以下；67分钟后，电芯温度又下降到60℃。

可以看到，在试验中欣旺达的单个电芯在被触发发生热失控之后，整个电池包只冒烟不起火，整个系统自始至终都保持安全状态。欣旺达电池研究院院长陈斌斌在视频中谈到，对电池系统而言，安全就是不能发生热蔓延，不能因为起火或者是爆炸危害人身安全，或者是财产安全。

“要实现电池产品的安全，我觉得做到两点就够了。第一点是我们要识别出危险的因素，就是我们要很深入地理解电池系统的失效模式；第二点其实就是要对这些失效模式做有效的控制。”陈斌斌表示。

据陈斌斌透露，基于系统化的安全理念，欣旺达构建了五层安全设计模型，从电芯设计、制造、模组、BMS再到PACK系统，严格把控每一个环节，成功创新研发出安全型的电池系统解决方案——“不起火的‘欣旺达方案’”。

欣旺达热失控实验视频↓↓↓

让三元电池不起火的材料秘密

众所周知，刀片电池不起火很大程度上是源于磷酸铁锂材料本身的安全属性，宁德时代不起火电池也是在材料上作了改进。可以说，材料是整个电池安全系统的一个根本和基础。

实际上，欣旺达不起火电池也是基于材料构筑的安全堤坝。在视频中，陈斌斌介绍说，在欣旺达的电池安全防护体系中，设计模型中的第一个层次，就是通过优化材料本身的材料安全、热安全和机械安全三个层面，来保证整个电芯的设计安全，并有多达169项专利予以支撑。

“材料的稳定性是电芯安全的基因，我们基于对正极材料的认识，借助第一性原理、计算，然后我们开发出来了更高热稳定性的正极材料。”欣旺达电芯研究院的院长/博士张耀说道，他表示，选择什么样的材料，决定什么样的品质，所以材料的选用是非常重要的。

张耀还谈到，欣旺达还有极片的无机绝缘涂层，有隔离膜的绝缘涂层，这些涂层在电芯滥用情况下面，确保没有内短路的产生。不过，视频中并没有具体透露该电池是何种材料。为此，电池中国网的记者联系到欣旺达相关负责人以一探究竟。

据欣旺达方面介绍称，欣旺达的这款“不起火电芯”是镍5X三元材料体系。我们知道，一般传统上认为，因为材料本身的特性，三元电池带有会引发发生热失控的“原罪”。那么，欣旺达的镍5X三元材料体系又如何能摆脱“原罪”？

对此，张耀向记者介绍说，该电芯采用的高稳定性镍5X三元材料，相比同行的同等能量密度的正极材料，热反应温度提升30℃，整体的反应产热量减少18%，在更高的温度、更高的荷电状态，具有更高的结构稳定性。

陈斌斌进一步解释称，由于采用高电压体系，其产热比其它体系要低。同时它的热稳定性比较高，“就是它的这个热失控的温度，和它这个释氧的温度是比较高的，要高于其它体系30℃以上”。

实际上，除了材料本身的安全与热安全，材料的机械安全保障也很重要。陈斌斌谈到，我们开车的时候，经常发生车底部的刮蹭变形。那么，底部变形到什么程度，里面的电芯还是安全的呢，“我们现在是可以做到底部变形15%以上，电芯还是很安全的这样一个状态”。陈斌斌说。

既然材料是电池安全最基础的一个保证，那么在制造过程中如何来保证材料的这种安全性得到最大发挥？对此，张耀介绍说，欣旺达从电芯的原材料甄选采购，一直到供应出货，整个制造过程，是全流程、全要素地进行品质管控，涉及管控要素多达3000多个，并且在品质防控中间严格执行。

“除了采用行业里面最先进的自动化设备之外，也采用了我们智能制造的生产体系，所以我们可以确保所有过程中间百分之百可追溯。”张耀说。此外，通过先进高精度的工艺设备来进行电芯制造，可以保障电芯的一致性。据介绍，欣旺达的公差可以达到正负0.3毫米，在行业内居于领先地位，“做100万个、1000万个就像1个那么好”。

客观而论，电池安全是系统工程，即便电芯材料安全也并不能保证万无一失。退几步说，如果五层防护体系中的前四层设计都失效了，那么最后怎么保证人身的安全？陈斌斌提到，除了电芯本身之外的材料，在电池的上盖板设计中，欣旺达还采用了一种耐高温的材料，就是假如电芯热失控以后，它还可以防护人身安全。

电池中国网认为，在新能源汽车产业发展过程中，安全问题重于泰山，行业从业者必须牢牢守住底线思维，防范风险于未然。今年工信部组织制定的电动汽车强制性国家标准，特别增加了电池系统热扩散试验，要求电池单体发生热失控后，电池系统在5分钟内不起火不爆炸，为乘员预留安全逃生时间。

可以说，欣旺达“只冒烟、不起火”电池的问世，正是基于践行“底线思维”的成果，同时证明了电池起火也并非不可破解的魔咒，相信随着材料的创新、技术的进步，新能源汽车行业必能构筑起安全的后盾。

撰稿：采编部

来源：电池中国