既有刀片/弹匣，又有麒麟/大禹，国内动力电池已是神仙打架

文/朱可夫

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日前，广汽埃安发布了弹匣电池2.0技术，并在发布会上做了颇为吸引眼球的枪击测试。测试人员在15米处对弹匣电池2.0预留射击口进行射击，之后电池未发生起火和爆炸，拆开外壳后，整体结构相对完整。

由此也引发了部分网友讨论：有人认为这种测试完全脱离了用户的用车场景，是一种宣传噱头，有人认为比亚迪的针刺、岚图的20吨挤压电池测试才更切合实际。当然也有用户认可这种测试，认为这模拟的是一种极限场景，有参考意义……

今天我们抛开现象看本质，聊聊大热门的“刀片电池”、“弹匣电池2.0”在设计上各自都有什么优缺点。

刀片电池近几年在业界有着响亮的名号。2020年3月，比亚迪正式发布“刀片电池”，并率先应用在了汉EV（参数丨图片）车型上，次年推广至旗下全系纯电车型，改变了乘用车行业对三元锂电池的依赖。

比亚迪“刀片电池”是一种采用全新结构的“超级磷酸铁锂电池”，它将磷酸铁锂电芯长度阵列式排封装在“600mm ≤ 第一尺寸 ≤ 2500mm ”的电池包中，通过阵列的方式将大电芯排布在一起，就像“刀片”一样堆叠在电池包里面。

这种工艺将正极片、负极片模切裁断成单片，极片长度约1000mm，在隔膜中按照设定的层数叠成极芯，并通过热压将极片与隔膜固定。另外，刀片电池内部还使用了陶瓷涂层，当电芯发生内短时，避免发生剧烈反应。

对比更早之前的有模电池包，“刀片电池”改变了电池包的封装工艺，体积比能量密度提升了50%。

相比三元锂电池的冒烟、爆裂、喷火燃烧和瞬间升温至600-700℃，发生热失控，“刀片电池”在穿刺后无明火，电池表面温度在30-60℃左右。

这里我们花些篇幅说说针刺测试：

早前，国标GB/T 31485-2015《电动汽车用锂离子动力蓄电池安全要求及试验方法》规定，针刺实验要将电池单体充满电，用直径为5-8mm的耐高温钢针，从垂直于电池单体极板的方向贯穿，钢针停留在电池中，观察1小时，不起火、不爆炸才算合格。

可是，针刺测试一直是难以逾越的鸿沟，一戳就“火”成为常态，难度极高。以致于2021年1月1日起实施的新国标GB 38031-2020《电动汽车用动力蓄电池安全要求》，将针对电池单体和模块的“针刺测试”给删除了。

埃安前不久公布的一份资料显示，“当前国标动力电池安全试验的标准包含针刺、跌落、燃烧、冲击等，其中针刺是最高的电池车规级安全标准，它要求电池在被8mm钢针穿刺后5分钟不起火，此前行业只有不到百分之三的品牌的电池能通过”。

查阅新国标GB 38031-2020我们发现，其实埃安说的并非是针对电池单体和电池包部分进行“针刺测试”，而是在新国标附录C《热扩散乘员保护分析与验证报告》中，“针刺测试”作为一种引发热扩散、进而导致乘员舱发生危险的方法之一被列出，新国标要求厂商在危险来临之前5min，应提供一个热事件报警信号。

可以看出，即便是由于难度过高，在新国标“电池单体”和“电池包”规范中删除了针刺测试，可是在其他项目里，它作为一种诱因依然存在。

知乎上，清华博士姚昌晟在《特斯拉自燃的幕后黑手——说说锂电池热失控》一文中分析道：“热失控的诱因有三类，分别是机械电气诱因、电化学诱因和热诱因。”而机械电气诱因，就是碰撞、针刺等，枪击其实也是机械电气诱因的一种。

那么，为什么新国标中针刺测试仍然作为一种引发热失控的方法被使用，而并没有枪击测试呢？

这其实很好理解，枪击测试只在弹头穿过电池的瞬间引发接触和短路，这一过程是瞬时的，之后子弹就会脱离已穿透的电池。针刺测试则有很大不同，测试探针穿过电池单体时，接触很紧密，短路时间长，热失控风险要更高一些。

所以我们不得不承认的是，迄今为止，针刺测试仍然是动力电池极为苛刻的测试。

再回到刀片电池的CTP式结构设计，它的好处主要有三个：

其一，集成效率提升很大，同样空间可以装入更多电芯，增加了能量密度；

其二，这种刀片形状的设计，电芯在结构上更加安全；

其三，也是非常关键的一点，“刀片电池”回路较长，正负极直接连通后，瞬间产生的热量不是那么多，升温慢，有良好的热扩散性能。

可以看出，刀片电池的逻辑在于优化电芯单体，设计逻辑是集中提升电芯的各项指标，主动优化降低电芯潜在的风险，后续一切也都不是问题。

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广汽埃安发布的弹匣电池2.0的设计逻辑有很大不同，它的设计思路更倾向于“万一热失控之后，电池内部如何避免进一步起火燃烧”。

与刀片电池一样，弹匣电池2.0也引入了陶瓷材料，增加了电极界面韧性。不过弹匣电池2.0没有刀片电池长度获得的物理优点，于是广汽埃安将视角转向了“万一热失控后，电池组系统如何阻燃、如何灭火”。

这时，埃安在弹匣电池2.0的电解液中加入了复合集流体材料，在热量聚集时快速坍缩，避免电池内部进一步短路；引入了耐氧化阻燃剂，高温激活后，捕获燃烧反应的自由基，截断燃烧条件。

材料上，弹匣电池2.0的电芯引入了阻热相变材料。相对常规材料，这种材料的相变潜热有所提升，在温度维持不变的基础上可以吸收大量的热量，配合其他隔热材料，隔热性能有不小的改观。

对于电池整包，埃安设计了电芯灭火系统。利用低熔点合金构成了灭火腔，在较小的高度空间内储存灭火剂、自定位热失控电芯和定点喷淋。发生热失控时，灭火剂可以在吸热气化的同时，捕捉燃烧链式反应的自由基，形成惰性气体氛围，消除排气中的火星和99.5%的PM10。

同样的，弹匣电池2.0也是一种磷酸铁锂动力电池，材料上，正极材料镍钴锰摩尔比为55%:12%:33%，系统能量密度180Wh/kg。

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那么刀片电池和弹匣电池2.0，该怎么选呢？

其实这个问题并不太好回答，两种电池应对安全的策略并不相同，正如前文所述，刀片电池重点在电芯单体研发，倾向于以“刀片”形状的物理属性，解决动力电池的安全、能力密度等问题，侧重点在电芯设计，好处是稳定可靠；

弹匣电池2.0在电芯层级也引入了新材料新思路，其重点在电池整包，力图做到"万一发生热失控，怎样降低后果"，但弹匣电池2.0的结构非常冗余，想要做到面面俱到并非一件容易的事，搞不好反倒弄巧成拙。

某种意义上，广汽埃安弹匣电池2.0的整包安全技术方案，相比针对电芯的单体方案研发更复杂，需要解决从电芯到模组，再到系统的多方位安全，系统可靠与否，还需要根据其上车后的表现进一步观察。同时作为先行者，刀片电池已经全面搭载在了比亚迪新能源产品上，已经得到了多方位的验证，销量口碑都还不错。

不过站在“不管白猫黑猫，能抓住老鼠就是好猫”的角度，我们依旧希望无论是刀片电池、弹匣电池2.0，还是宁德时代的麒麟电池、长城的大禹电池，未来都能成长为主流的动力电池技术路线，占据市场主力位置，合力书写中国汽车品牌和供应链的新纪元。