摘要

在系統層面，熱失控防護和結構簡化成為動力電池企業發力重心。

過去的一年，中國新能源汽車滲透率達到26.5%，單月滲透率曾超30%。隨著電動汽車保有量持續提升，甚至下一步將全面取替燃油車，大眾對于動力電池安全問題的容錯率越來越低。

同時，隨著“快充”逐漸成為主流車型標配，如何應對大功率及高壓快充下的電池包熱防護難題，也成為車企及動力電池的競爭焦點。

電池整包的熱電分離設計，成為這個背景下興起的新趨向。

在特斯拉4680、上汽“魔方”電池、哪吒“天工”電池、寧德時代NP2.0技術、中創新航TPP2.0技術中都有熱電分離思路的身影，蜂巢能源龍鱗甲電池更是明確采用熱電分離設計并將其作為主要技術亮點。

更高維度的安全設計需求

隨著液態動力電池技術發展到相對成熟的階段，當前的動力電池產業鏈圍繞著降本增效與大規模制造水平展開激烈競爭。

由顛覆性的材料/結構創新帶來的技術紅利相比前兩年有所弱化。當前背景下，動力電池的技術創新更多體現為對細分痛點、或終端場景更具針對性的解決方案。

在系統層面，熱失控防護和結構簡化成為動力電池企業發力重心。

例如，傳統的電池包安全設計側重于對“熱”的防護，如增大冷卻面積、采用隔熱性能更好的阻熱材料等，畢竟從化學路徑上看，“熱”確實是導致電池起火爆炸的根本原因。

然而，在實際的熱失控蔓延場景中，電芯噴發出來的氣-液-固混合體極容易帶來“二次危害”，例如電弧擊穿金屬板、燒熔金屬板、短路、絕緣失效等。

因此，必須要考慮“電”的因素，才能夠實現真正的“電池包不起火”。熱電分離設計便是很好的解決方案。

常規電芯的防爆閥與極耳在同一側，也就是說熱失控泄壓區與高低壓線路處于同一方向，物理空間上不可能做到“分離”。這種情況下高溫噴發物容易在泄壓通道堆積，導致高壓短路，并極易蔓延到相鄰電芯或者電氣單元。

只有改變防爆閥位置，氣體與強電才能不發生交聯。因此熱電分離的核心創新就主要在于底部或側部防爆閥設計。

熱電分離等新一代防護設計的應用

特斯拉4680CTC方案便將電芯防爆閥設計在電芯底部，即熱電在Z向分離。電池集成時只需做好底部泄放空間的引導和固定即可，在電芯正極端完成電連接。

而上汽集團的“魔方”電池直接將電芯“躺著放，使得噴發口方向不再向上，改為側向噴發。

此外，寧德時代NP2.0技術、中創新航TPP2.0技術也具有高壓與煙氣主動隔離、向下泄壓的特點。

作為業界首個明確采用“熱電分離”設計的電池系統，蜂巢能源“龍鱗甲電池”的一大亮點就是將防爆閥置于短刀電芯底部。單個電芯熱失控可快速實現定向泄壓，噴發物可按指定方向、通過最優的通道迅速排出，不會蔓延至周邊電芯。

據悉，蜂巢能源早在設計第一代短刀電芯時，就已經革新了防爆閥位置設計，將其放在側面。第二代短刀電芯將其改至底部，并設計了2個泄壓閥的位置。

由此，龍鱗甲電池將底部泄壓閥與兩側極柱完全物理隔離，實現了電芯高溫泄壓物與電氣連接空間完全絕緣。

同時，龍鱗甲電池可提供上下雙面冷卻方案，使得=電芯大面積和冷卻板接觸，換熱能力較一般水平提升70%。

審核編輯：劉清