新能源電池安全再受重視，比亞迪現在夠好，但可能被日產超越？

新能源汽車到底安不安全？這個話題似乎近幾年有下降趨勢，但最近公佈的一季度新能源汽車起火的數據，把這個話題再次拉到新的高度。

2022年，一季度國內新能源汽車起火共計640起，日均7起。

電池安全方面已經成為電池供應商、新能源汽車製造企業首要考慮的事項。新能源汽車從元器件的電芯層級、子系統的電池系統、整車管理+充電和動力系統的系統層級，從內到外決定了一台新能源車的電池是否足夠安全。

比亞迪從電芯到模組都已經實現了自研，並且在磷酸鐵鋰本身不易熱失控的前提下，又加入了特殊處理+液冷方案。所以在新能源領域中，能做到把電池熱失控的可能性降到更低

接下來比亞迪電池安全方面的優勢，可能會被日產的電池安全技術反超，為什麼？

比亞迪電池安全性好，由於磷酸鐵鋰和特殊處理？

比亞迪可以説從造車的最開始階段就已經規避了電池安全最大的風險點，避開了三元鋰電池方案，而是選擇了能量密度更低的磷酸鐵鋰電池開始發力。

對比目前主流新能源車的電池使用來看，磷酸鐵鋰材料本身就具有散熱性好的特點。我們都清楚汽車動力電池對於温度非常敏感，這也是制約電池充電時間快慢的主要原因，所以良好的散熱條件對於電池來説是一個非常重要的指標。

自身條件決定，刀片電池散熱性能更好？

比亞迪使用的刀片電池，首先是磷酸鐵鋰材料決定了其性能穩定、其次是有較大的散熱面和較薄的厚度決定了散熱條件好，兩方面決定了刀片電池能夠擁有穩定性能+較好的散熱條件。再結合比亞迪根據不同厚度的刀片電池快充時電芯、模組的升温來看，厚度做到7-12.5mm時電芯和模組的升温明顯降低；隨着電芯厚度不斷減小，電芯和模組在快充時的温升越來越小。

電芯當結構件，電池碰撞能否安全？

比亞迪對刀片電池的模組設計上，在上下兩面都使用了結構膠結合了兩塊高強度板，讓電池包內部有了類似於蜂窩狀的結構件；另外，傳統電池包在機構件上只有4-5根橫樑，而刀片電池讓每一個電芯都能充當結構梁。這樣一來，在電池底部發生碰撞的時候，電芯可以直接承受一定的力。

關於熱失控，比亞迪怎麼處理的？

單個電池熱失控時，其外殼温度越高，電池間的熱擴散會越迅速，這意味着臨近的電池也會更快地升温而相繼觸發熱失控，導致電池包的安全係數下降。比亞迪把刀片電池的液冷板佈置在電芯上方，在電芯與電芯之間還設計了導熱層，這樣一來電芯的熱交換面積就要比傳統電芯大很多，有效的把電芯熱量傳遞給水冷板，再加之本身刀片電池散熱性好，刀片電池內部最大的温差控制在1攝氏度以內。即便是電池內部短路，發熱量也不會特別的大，更不會有明火、冒煙這些、噴濺電解液、電池體膨脹等現象。

相比於磷酸鐵鋰電池，三元鋰電池的結構性能更不穩定也更容易起火，但這是部分車企實現高密度、高續航里程的唯一選擇；例如最近開啓預訂的日產Ariya，使用的就是三元鋰電池，但日產有着一定的純電技術積累。

日產，是怎麼實現三元鋰電池的高安全性的？

日產Ariya怎麼解決電池安全，靠自研模組？

相比之下，三元鋰電池確實容易比磷酸鐵鋰熱失控。普通磷酸鐵鋰正極材料温度需要達到500攝氏度左右才會分解，而三元鋰的正極材料温度達到200攝氏度之後就會開始分解。那怎麼做好三元鋰電池的熱失控管理，是接下來會成為以三元鋰為主的汽車製造商們的發展重點。

日產就是使用三元鋰電池方案的其中一員，並且目前做到了電池210億公里0重大事故的安全紀錄。包括在日產聆風、日產軒逸純電以及日產Ariya車型上，使用的都是三元鋰電池，日產怎麼解決新能源汽車電池安全問題？

先關注幾個數據：

1.日產Ariya使用的電池包能量密度為90kWh，分別對應623、559、533km續航里程；

2.特斯拉Model Y使用能量密度分別為60kWh、78.4kWh的電池，對應545、660、615km續航里程；

3.日產Ariya快充時間0.67h、慢充14h，特斯拉快充1h，慢充10h；

4.日產Ariya和特斯拉、比亞迪一樣，在電池包內部使用了液態冷卻的方案。

從以上數據中能分析出什麼，電池的能量密度在不改變電芯化學配方的前提下，只能通過增加電芯數量獲得更大的能量密度，通過對比，日產Ariya電池的能量密度要比特斯拉Model Y的還要多，也就意味着它的電池包內部電芯數量要高於Model Y電池包。

日產的電池供應商為AB供應形式，一部分來自於寧德時代、一部分來自於遠景動力（AECS），但電池包模組均由日產自己設計，也就是説電池供應商只提供電芯和定製化電池包設計。

例如在日產Ariya上面使用了日產定製化設計的超薄的方形鋰電池模塊，在散熱上會有更好的體現。

方形鋰電池相比於特斯拉使用的柱形鋰電池而言，有更好的散熱性能，現行較為成熟的方案是在兩塊方形電芯之間加入一個散熱片，再通過散熱片把電池的熱量傳遞到電池板下方的冷卻迴路裏，日產在Ariya的電池包上使用的是液冷方案，這點和特斯拉、比亞迪這些主流車企採用了相同的方案。

之後日產還得考慮液冷方案怎麼確保電池温度的一致性，如果採用最簡單的單通道液冷設計，那流動方向最末端的電池永遠都是温度最高、降温最慢的；液冷方案的最優解是設計往復流道，從而削弱了一半的温度差異，實現這個設計風冷跟容易，液冷有難度，畢竟電池包內部空間有限。

另外兩個思路：温度分區管理，增加流量控制閥，讓冷卻液可以精細化分區域控制流量；使用BMS電池管理方案，哪個電芯升温快、温度差異大、是否都是液冷下游電芯個體温度更高。

只要把電池包温度差異控制在±5°左右就算合格的三元鋰電池產品，±2°算是優秀的產品，目前特斯拉能做到。

另外，關於電池結構的碰撞問題。

在日產Ariya身上日產工程師借鑑了許多日產聆風上的安全理念，能夠確保日產Ariya的電池包即便在碰撞的情況下也能保持結構的完整和電池包的安全。例如在車頭方向，給電池包預留了前機艙潰縮空間、電池包兩側的潰縮空間，以避免讓電池包更大程度受到外力的影響。

由於目前日產Ariya還未正式上市，相關電池信息也沒有完全披露，以目前的信息來看，日產Ariya做的是高能量密度+液冷的電池方案，相比於普通風冷三元鋰電池有更好的散熱條件；之後需要考量的是電池包的密封性問題，確保電芯在爆炸、膨脹、電解液噴出之後是否會有氧氣注入的問題，結合之前日產聆風使用1.5KPa的高壓氣體被注入密封的電池包來看這點不用太過於擔心。

日產目前雖然沒有自研的電芯產品，依舊由供應商提供，但在電池模組方面採用的是自研定製方案，能夠高度匹配車型，並且使用了相對保守、温和的方形電池（散熱面積更大）策略在電池液冷上也有更大的發揮空間，沒有像特斯拉一樣採用柱形電池。

電池起火，只因為熱失控？

説會電動車起火這個問題，一季度新能源汽車電池起火上升32%，新能源汽車電池起火可能是多種原因造成，例如電池老化、外部碰撞、極端高温、短路、超負荷等幾種情況。據統計，58%的火災事故源於電池故障，其中大部分是三元鋰，也有磷酸鐵鋰。

分析起火原因，三元鋰電池起火頻率明顯高於磷酸鐵鋰電池，也是因為自身特性決定的；圓柱體電池起火率明顯高於軟包、方形電池；充電時的起火率高於行駛、涉水和車輛靜置。

那麼目前日產Ariya使用的電池在三元鋰的材料特性上沒有發生改變，但規避了圓柱電池這一容易起火的方案，使用的是方形電芯，散熱效率更好而且還配套使用水冷。而在快充階段，能量密度比特斯拉要高，而充電時間比特斯拉時間更短，應該也是得益於方形+水冷的方案，能讓電池承受更高壓的電流輸入而不會出現熱失控。

電池的安全性，需要從電芯、PACK、系統、功能安全這4個層面去考察。目前新能源汽車領域的汽車製造商們推出了多種電池解決方案，包括比亞迪刀片電池、長城大禹電池、廣汽彈匣電池等，都在電池熱管理上做出了一定的創新與改變。

從電芯、PACK模組、到管理系統，三個層面構成了電池安全的完整性；當然這是沒有發生意外的前提下，但如果電池使用條件非常極端、意外的交通事故碰撞、新能源汽車在水中浸泡時間過久、去第三方進行改裝/拆卸、第一批新能源車的正常老化等。

之後需要汽車製造商們考量研發電池時做的安全冗餘，該如何規避錯誤、如何規避意外、如何及時解決即將進入老化階段的第一批新能源車的電池安全問題。電池安全方面無法做到絕對安全，但多一份思考就能規避一些錯誤的發生幾率。