极氪001的三元锂电池为何不怕针刺？

作者 陈 曦

编辑 Lambor

图片来源网络,侵删

“电动车上街突然爆炸!驾驶员当场死亡!”、“6秒爆炸!你还敢买电动车吗?”……相信这种骇人听闻的标题,屏幕前的你一定非常熟悉吧。这不,夏天又到了,不少燃油车主也开始借此开涮电动车主。

事实上,这并非危言耸听。要知道,大部分电动车的动力电池包均由三元锂电池构成,这种电池的化学特性决定了其短板之一就是在高能量密度下稳定性不足。高温、高湿、挤压都有可能诱发三元锂电池发生热失控,从而自燃、爆炸,Boom!

目前来看,随着电池封装技术的进步,加上电池管理系统的逐渐成熟,高温和高湿已经不足以威胁到三元锂电池的安全了,但由于动力电池包大多位于车辆的底盘部分,行车途中不可避免的碰撞导致动力电池包受到挤压后有几率出现的热扩散,仍是三元锂电池需要面对的最大威胁。

比亚迪此前开发刀片电池,便是为了解决这一问题。其不单单是通过刀片式的封装提高了单块电池包的能量密度,更是从源头出发,将电芯直接换成了稳定性更高的磷酸铁锂电池,所以可以轻松通过针刺实验,做到不起火,不爆炸。

只不过,磷酸铁锂电池虽然稳定性高于三元锂电池,但也有先天的不足,那就是在低温环境下,电池容量衰减严重,不太适合北方地区,所以包括宁德时代在内,许多以三元锂电池为主的企业和品牌,都在开发更安全的三元锂电池技术。

比如之前广汽埃安推出的弹匣电池,就是从电芯本征安全提升、整包被动安全强化再到主动安全防控这一整套的电池安全技术,实现了针刺实验不起火,极大地提高了安全性。中汽中心也通过针刺热扩散试验对其进行了安全验证,结果自然是PASS。

前两天极氪也发布了一则针刺试验视频。视频中“极芯”电池包,被针刺时仅出现了冒烟现象,被刺电芯最高温度达到801．4℃时也未起火、未爆炸。同时,该测试电池包在静置24小时之后,单体电压降至0V,温度降为室温,热疏隔阻排设计、整包结构完好,无明显变形,电池外壳不带电,电池包内部固定结构和高压连接完好,无热蔓延。

这也是继弹匣电池之后,第二款公开针刺实验并顺利过关的三元锂电池包。根据极氪官方介绍,该电池包能够成功通过针刺实验,一是因为搭载了“NTP无热蔓延不起火”技术,实现了多层隔热、无障碍排热、实施防控、自动预警、主动冷却、毫秒断电等等,二是因为采用了具有高能量密度与热稳定安全性的高压单晶Ni55电芯。

这种电芯由宁德时代提供,号称“只冒烟不起火”,走的是单晶化路线,三元正极材料被称作“Ni55”,即材料比例为55%镍、12%钴、33%锰。采用这种三元正极材料的电池也被称作Ni55电池,蔚来此前推出的100kWh电池包用的就是它。

我们都知道,三元锂电池中的“三元材料”镍(Ni)、钴(Co)、锰(Mn)各有作用。镍负责储能,含量越高电池的能量密度越大。钴负责稳定结构,越多越稳定。锰不直接参与电池的化学反应,只负责改善导电性。

通过调整三种材料的配比,目前主流的三元锂电池为NCM523、NCM622以及NCM811,许多追求高续航的电动车均采用NCM811。

不过我们在前文说过,三元锂电池在高能量密度下的稳定性不足,加上钴的减少也降低了稳定性,因此NCM811的不安全因素最大。这也是NCM811让人又爱又恨的地方,反正续航和安全在它身上是不可能兼得的,谁也不例外。

Ni55电池的出现解决了NCM811的问题。一方面通过大幅降低镍的比例,提高锰的占比,解决了稳定性的问题,另一方面单晶化结构也解决了“Ni55”能量密度低的痛点,配合主流的CTP(Cell To Pack)技术,进一步提升了电池包的能量密度。蔚来从70kWh电池包到100kWh电池包的跨越就是源自于此,极氪001采用的100kWh电池包也不例外。

侃车说

电池安全已经成为了电动车的痛点之一。此次极氪通过针刺实验不仅再一次验证了宁德时代Ni55电池的安全性,也展现了自己在电池技术上的技术储备,更让那些大定用户吃下了一颗定心丸。此前极氪还展示了充电五分钟续航增加120公里,SOC从10%充电到80%仅需30分钟等充电技术,也让我们越来越期待新车交付日的到来。