說到新能源車，大家最關(guān)心的點必然是電池安全。

有調(diào)查機構(gòu)表示，我國2020年新能源車自燃起火事故共計61起，事故的原因大部分由動力電池導致，而這當中因為機械觸發(fā)引起的內(nèi)短路就是主要因素。

“機械觸發(fā)”換句話說，就是外物撞擊。

雖然說動力電池有層層盔甲保護，但正所謂“常在河邊走，哪有不濕鞋”，這些平鋪車底的電池被磕傷時有發(fā)生，我們皆電的大佬@大朱 ，這位視Model 3如老婆一樣的人也中過招。

（聽說好幾萬，還好有保險）

而為了保障動力電池在受到物理攻擊之后不起火不爆炸，車企們紛紛使出了渾身解數(shù)。前有比亞迪刀片電池，后有廣汽埃安彈匣電池（技術(shù)）、長城大禹電池。

眾所周知，電池的性能和安全性成反比，能量密度越高，安全性就越差。那安全性指的是什么，國家又如何定義安全呢？

今年，我國正式實施《電動汽車安全要求》、《電動客車安全要求》以及《電動汽車用動力蓄電池安全要求》三項強制性國家標準。此次標準增加了電池系統(tǒng)（電池組）熱擴散試驗，要求電池單體發(fā)生熱失控后，電池系統(tǒng)在5分鐘內(nèi)不起火不爆炸，為乘員預留安全逃生時間。

也就是說，電池組不起火不爆炸才算符合國家標準。不過這個東東讓我心里賊忐忑，難道不起火不爆炸，冒濃煙也可以？就連人機工程學也要考慮心理因素，自燃這么大件事居然把標準放這么低…

所以我認為，在滿足國家標準的前提下，電池能做到不冒煙，甚至沒有肉眼可見的變化才是真安全。那這三款電池到底誰最安全，不妨先從電池結(jié)構(gòu)說起。

動力電池組的結(jié)構(gòu)可以分為三層，分別是電池單體、電池模組以及動力電池系統(tǒng)（簡稱電池組）。

電池單體，也就是我們常說的電芯，它是組成動力電池最小的單元，由正負極、電解質(zhì)、隔膜等組成。目前常見的電芯形態(tài)有圓柱形（如18650、21700）、方盒形（如VDA-PHEV2）以及軟包，其中圓柱形電芯、VDA方盒形電芯是目前裝機量最大的電芯類型。

和軟包電池相比，圓柱形電芯、VDA方盒形電芯的生產(chǎn)工藝更成熟，成本控制也更為出色，不過我倒是更看好軟包電池，除了因為它的能量密度比另外兩者更高之外，還在于它的尺寸、造型支持自定義，能更好地利用底盤空間。

把N個電池單體進行串聯(lián)、并聯(lián)焊接在一起，再加個模塊控制器，就是電池模組了。而N個模組組合在一起，再加些控制單元、采集系統(tǒng)以及冷卻系統(tǒng)，就構(gòu)成了一個完整的動力電池組。這時候就可以拎去裝車。

對電池組結(jié)構(gòu)有了基本了解之后，我們再去看看刀片電池、彈匣電池、大禹電池到底施展了什么魔法來保障安全。

上文說到，傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是把電芯裝成模組，模組再裝成電池組，而刀片電池是一種全新設計理念，它采用了長條形電芯設計，省去了中間組成模組的環(huán)節(jié)，N個刀片電池直接能構(gòu)成電池組。

刀片電池有很多規(guī)格，長度可以在435~2500mm之間變換，目前主流應用的規(guī)格長/高/厚度分別為960/90/13.5mm，又長又薄，看起來就像刀片一樣。

那刀片電池又有什么優(yōu)勢呢？

簡單來說，刀片電池因為取消了模組設計，所以電池二級零部件數(shù)量減少了40%，這除了大幅減低物料成本之外，還使電池組體積能量密度顯著提升，據(jù)國家知識產(chǎn)權(quán)局公布的數(shù)據(jù)，刀片電池可使普通電池包體積比能量密度從251Wh/L提升至332Wh/L，這也是搭載刀片電池的漢EV NEDC續(xù)航能達到605km，比很多三元鋰電車型都要強的原因。

（刀片電池體積能量密度、溫升控制都比一般電池好）

當然刀片電池的出現(xiàn)，更多是為了安全性考慮。首先刀片電池本質(zhì)是磷酸鐵鋰電池，磷酸鐵鋰正極材料的熱穩(wěn)定性比三元鋰好不少，在500℃以內(nèi)都有著極高的穩(wěn)定性，反觀三元鋰超過200℃就可能發(fā)生熱失控。

除了化學成分帶來的優(yōu)越性之外，刀片電池還采用了疊片工藝。傳統(tǒng)的卷繞工藝在極片隔膜制成電芯后，兩側(cè)/拐角邊緣位置的電極存在較大曲率，在反復的充放電過程中容易產(chǎn)生波浪狀變形，從而使內(nèi)部結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定導致安全隱患，而疊片工藝就沒有這個問題。再加上疊片內(nèi)阻更低，發(fā)熱也更小，在工作時也不易發(fā)生膨脹。

另外因為造型又薄又長，每一片電芯都有著很大的熱交換面積，而比亞迪又在電芯之間設計了導熱層，所以各電芯的最大溫差能控制在1℃以內(nèi)，目前行業(yè)普遍是5℃。

(VDA方形三元鋰電池針刺)

(刀片電池針刺)

通過結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，刀片電池能通過最苛刻的針刺試驗，針刺過程中不起火不爆炸，滿足了國家強制執(zhí)行的安全標準，另外它還不冒煙，安全閥溫度也不過60℃，可以說是真的安全。目前這款電池已經(jīng)裝配在比亞迪全系電動車上，如宋PLUS EV、漢EV等等。

此外，刀片電池還能適配DM-i車型，像最近大熱的宋PLUS DM-i就搭載了刀片電池，按純電續(xù)航里程劃分51km以及110km兩個版本，電池容量分別為8.3kWh以及18.3kWh。實話說，110km已經(jīng)領(lǐng)先不少同級PHEV車了。

在比亞迪發(fā)布刀片電池之后，廣汽埃安在今年3月發(fā)布了彈匣電池技術(shù)，別的先不說，光這個名字就有狙擊刀片電池的意思。

而與刀片電池通過改變電芯結(jié)構(gòu)不同的是，彈匣電池主要通過打造一個“安全保護殼”保障安全，簡單來說就是把電芯一個一個放在安全艙中，就像彈匣里的子彈。這個子彈既能是三元鋰，也能是磷酸鐵鋰。

先說說彈匣電池的最小能量個體——電芯，三元鋰版本的電芯通過正極材料、SEI膜、電解質(zhì)的優(yōu)化去提升穩(wěn)定性。

例如正極材料采用了納米級包覆及摻雜技術(shù)，電解液也添加了不少玩意，讓SEI膜能自我修復，在高溫時還能形成高阻抗聚合物延緩熱失控的發(fā)生。

這些電芯層面的技術(shù)應用是通過合作伙伴一起實現(xiàn)的，效果怎樣我們不得而知，畢竟沒給電芯單獨做過針刺試驗，這些“納米級”的詞匯讓我有點摸不著頭腦…

相較于電芯的改進，這個安全艙就大有來頭了。一般的模組上蓋不能承受熱失控帶來的高溫，融化的上蓋會析出有毒、易燃的混合氣體，這對于本來就熱失控的電芯來說可謂火上澆油。而彈匣電池采用了耐高溫（超1400℃）材料制成，并在電芯之間采用了隔熱材料，很大程度上起到阻燃、隔熱的效果，即便是其中一個電芯發(fā)生熱失控，那也不會波及到其他電芯。

當然，彈匣電池的內(nèi)部還采用了全貼合液冷系統(tǒng)設計，配合第五代電池管理系統(tǒng)，能實現(xiàn)24小時對電池的監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)異常就會啟動電池速冷系統(tǒng)為其降溫。

有意思的是，彈匣電池也進行了針刺試驗，但和刀片電池不同的是，彈匣電池針刺用的是整包，刺入的位置也和刀片電池不同。簡單來說，彈匣電池用的是新國標測試方法，而刀片電池用的是老國標，新國標比老國標寬松得多。

而從試驗結(jié)果看，搭載三元鋰電芯的彈匣電池在被刺穿后局部溫度超過600℃，而且還冒煙，被刺穿的那個“彈”明顯發(fā)生了熱失控，只不過因為殼體采用了阻熱阻燃材料，所以熱擴散被限制在一個局部，從而阻止了整個電池包起火爆炸。

（彈匣電池針刺，不起火不爆炸但冒煙）

而磷酸鐵鋰版本的彈匣電池穿刺后的表現(xiàn)明顯好得多，無爆炸起火，也無濃煙冒出，達到了和刀片電池一樣的效果。但個人認為刀片電池還是要先進一些，畢竟它沒有模組設計，能量密度一定比磷酸鐵鋰版的彈匣電池高得多。而且刀片電池刺的是電芯，彈匣還停留在刺電池組的水平。

不過單說三元鋰電那個版本，能不起火不爆炸已經(jīng)是個大進步了。目前搭載彈匣電池的車型有AION Y以及AION S Plus兩款。

繼“刀片”和“彈匣”之后，第三款主打安全的電池在6月底問世，它就是長城大禹電池。大禹電池和彈匣電池路線相似，它們都主要通過電池組結(jié)構(gòu)設計去提升安全性。

大禹電池目前僅有三元鋰版本。而之所以用“大禹”命名，是因為長城用了大禹治水“堵不如疏”的理念。

“堵不如疏”主要體驗在熱源隔斷、雙向換流、熱流分配、定向排爆、自動滅火以及智能冷卻這幾項針對熱失控的方案。

首先是熱源隔斷，大禹電池在電芯之間使用了雙層復合材料，可以起到隔熱、阻燃的作用，而雙向換流+熱流分配則可以把熱量安全分攤到整個電池包上，這些方案能實現(xiàn)的效果其實和彈匣電池有異曲同工之處。

此外，它還結(jié)合了電芯防爆閥位置，設計出熱失控后火流路徑，通過分流、導流等手段把火源快速引導到滅火通道后安全排出，這也是我們在視頻中看到電池組局部會突然向外噴煙的原因。當然彈匣電池也有多個排氣口，在針刺試驗中也通過排氣口泄壓降溫，估計要把它們拆散才能看出兩者有何區(qū)別了。

不過在試驗方式上，大禹電池沒有選擇最嚴苛的針刺試驗，而是選擇另外一種同樣符合國家規(guī)定的測試方式——加熱。在試驗中，將位于中心位置的雙電芯加熱到熱失控狀態(tài)，最高溫度超過1000℃，通過滅火通道排出的氣體也超過100℃，整個電池包也沒有起火和爆炸，但伴隨著濃煙，由此可以看出，無論是彈匣電池還是大禹電池，目前對于三元鋰電熱失控也沒有一個完美的解決方案。

大禹電池預計在2022年開始搭載在量產(chǎn)車上。

由此可以看出，三種電池在技術(shù)路線上有很大差異。

首先是刀片電池選擇了天生比三元鋰安全的磷酸鐵鋰，通過強化生產(chǎn)工藝，優(yōu)化電芯結(jié)構(gòu)徹底避免了熱失控的發(fā)生，而且它還減少了模組的零件數(shù)量，降低了成本，更關(guān)鍵的是刀片的結(jié)構(gòu)大大提高了電池組能量密度，讓磷酸鐵鋰車型的續(xù)航也能輕松達到600+km?？梢哉f是“一石多鳥”的高階玩法。

當然，能大幅改變電芯結(jié)構(gòu)也體現(xiàn)了比亞迪極高的新能源產(chǎn)業(yè)鏈垂直整合水平，正如愛信之于豐田那樣。目前尚沒有任何一家新能源車企能達到這種水平。

至于彈匣電池和大禹電池，它們的思路都十分相似，均選擇了強化電池系統(tǒng)在面對電芯熱失控時的整體控制能力，只不過彈匣還對電芯進行了定制（定制程度遠不如刀片電池），而且也能適配磷酸鐵鋰電芯。

由此可見，動力電池是否安全，關(guān)鍵還得看結(jié)構(gòu)。要是最后讓我選一個，那肯定選刀片電池了，畢竟它的續(xù)航最實在呀...