2019年中國(guó)新能源汽車市場(chǎng)繼續(xù)突飛猛進(jìn)，1-7月產(chǎn)銷量突破60萬輛，成為了車市寒冬中一抹靚麗的風(fēng)景線，但是隨著新能源汽車保有量的不斷增大，頻發(fā)的自燃等安全事故讓人們對(duì)新能源汽車的安全性的關(guān)注提高到了前所 未有的高度。熱失控是鋰離子電池最為嚴(yán)重的失效模式。一旦發(fā)生熱失控，如果系統(tǒng)熱失控?cái)U(kuò)散抑制設(shè)計(jì)的不好，會(huì)引起電動(dòng)汽車的起火燃燒，嚴(yán)重的威脅到車輛人員的安全并導(dǎo)致財(cái)產(chǎn)損失。

引起鋰離子電池?zé)崾Э氐囊蛩睾芏啵鐑?nèi)短路、外短路、過充、電池過熱和機(jī)械破壞等，但是內(nèi)短路仍然是引起鋰離子電池?zé)崾Э氐闹饕蛩亍Ｒ痄囯x子電池內(nèi)短路的原因通常有生產(chǎn)過程中引入的金屬異物，以及充放電過程中負(fù)極形成的鋰枝晶等。一旦內(nèi)短路發(fā)生，電池瞬間通過短路點(diǎn)進(jìn)行放電，導(dǎo)致短路點(diǎn)溫度升高，引起隔膜熔化和正負(fù)極材料的分解，進(jìn)而積累更多的熱量最終導(dǎo)致鋰離子電池?zé)崾Э亍?/span>

為了降低鋰離子電池?zé)崾Э氐奈：Τ潭龋藗冮_發(fā)了多種方法用來模擬鋰離子電池內(nèi)短路，這其中針刺試驗(yàn)是模擬鋰離子電池內(nèi)短路最為有效、也是應(yīng)用最為廣泛的方法。針刺試驗(yàn)通過鋼針從電池外部進(jìn)行穿刺，用以模擬電池內(nèi)部多余物引起的正負(fù)極短路。鋼針刺穿正負(fù)極之間的隔膜，導(dǎo)致正負(fù)極之間發(fā)生短路，巨大的電流密度導(dǎo)致短路點(diǎn)的溫度升高，最 高可超過900℃^[1]，高溫會(huì)導(dǎo)致隔膜熔化，引起短路點(diǎn)的快速擴(kuò)大，同時(shí)短路造成的高溫還會(huì)引起正負(fù)極材料的分解^[2]和電解液的燃燒，分解反應(yīng)和電解液燃燒反應(yīng)產(chǎn)生的熱量則會(huì)進(jìn)一步引發(fā)連鎖反應(yīng)，導(dǎo)致鋰離子電池?zé)崾Э?。鋰離子電池在熱失控中還會(huì)產(chǎn)生大量的CO₂、CO、H₂、C₂H₄等氣體^[5]，短時(shí)間內(nèi)在鋰離子電池內(nèi)部產(chǎn)生巨大的壓力，引爆鋰離子電池的排氣閥。

鋰離子電池在內(nèi)短路情況下是否發(fā)生熱失控，以及熱失控的劇烈程度與電極材料的選擇密切相關(guān)。近年來隨著動(dòng)力動(dòng)力電池能量密度的不斷提升，安全性較高的磷酸鐵鋰材料大量的被能量密度更高的三元材料替代，相比于LFP，三元材料的熱穩(wěn)定性大幅降低^[3]，在高溫下三元材料會(huì)發(fā)生分解釋放O₂，引起電解液和負(fù)極的燃燒，釋放大量的熱量^[4]，從而引起鋰離子電池發(fā)生劇烈的熱失控，而熱穩(wěn)定性更差的NCM811材料的應(yīng)用則進(jìn)一步降低了動(dòng)力電池的安全性，因此針刺試驗(yàn)也成為橫亙?cè)诟吣芰棵芏蠕囯x子電池開發(fā)面前一道難以逾越的鴻溝。

然而隨著新能源汽車?yán)m(xù)航里程的不斷增加，整車廠對(duì)于動(dòng)力電池能量密度的要求也在不斷的提升，高鎳三元材料的應(yīng)用雖然為動(dòng)力電池帶來了更高的能量密度，但高能量密度和高安全性的雙重壓力也為各大動(dòng)力電池廠帶來了巨大的技術(shù)挑戰(zhàn)。針對(duì)這一現(xiàn)狀，新國(guó)標(biāo)《電動(dòng)汽車用鋰離子電池動(dòng)力蓄電池安全要求》從系統(tǒng)安全的角度出發(fā)，取消了對(duì)單體電池針刺試驗(yàn)的強(qiáng)制要求，轉(zhuǎn)而增加了熱失控在電池組內(nèi)擴(kuò)散的要求，希望從系統(tǒng)的層面解決高能量密度和高安全性之間的矛盾，這也成為了目前國(guó)內(nèi)高比能動(dòng)力電池發(fā)展的主流方向。

盡管新國(guó)標(biāo)取消了對(duì)動(dòng)力電池針刺實(shí)驗(yàn)的強(qiáng)制要求，但是歐美主機(jī)廠，例如大眾、通用等仍然在堅(jiān)持執(zhí)行歐洲、美國(guó)的安全標(biāo)準(zhǔn)，依然將針刺列為強(qiáng)制執(zhí)行項(xiàng)目，這也就意味著國(guó)內(nèi)動(dòng)力電池廠商要想融入到國(guó)際市場(chǎng)，針刺將是一道無法逾越的技術(shù)屏障。好在并非所有的企業(yè)都放棄了對(duì)“本質(zhì)安全”的堅(jiān)持，作為國(guó)際知名的動(dòng)力電池制造企業(yè)，萬向長(zhǎng)期以來堅(jiān)持“安全重于一切”的理念，在新國(guó)標(biāo)取消對(duì)針刺的強(qiáng)制要求后仍然堅(jiān)持最為嚴(yán)格的產(chǎn)品開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)，開發(fā)的產(chǎn)品必須通過USABC中規(guī)定的嚴(yán)苛的針刺測(cè)試。

萬向?qū)τ凇鞍踩钡膱?jiān)持讓萬向推出新產(chǎn)品的速度慢了半拍，但“慢節(jié)奏”讓萬向能夠從容的對(duì)產(chǎn)品的安全性進(jìn)行仔細(xì)的打磨。近期，萬向A123的一款52Ah VDA電芯順利實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)定型，該產(chǎn)品不僅能量密度達(dá)到了260Wh/kg，還兼顧了高功率的特性，常溫10s輸出功率密度達(dá)到1500W/kg，同時(shí)還保持了長(zhǎng)壽命的特性，即便是在嚴(yán)酷的高溫環(huán)境下的壽命預(yù)計(jì)仍然可達(dá)1500次以上，最為重要的是這樣一款兼顧能量密度、功率密度和壽命的高性能動(dòng)力電池還順利的通過了USABC中嚴(yán)苛的針刺測(cè)試，安全等級(jí)達(dá)到EUCAR2，實(shí)現(xiàn)了不冒煙、不起火、不爆 炸和不泄漏，為動(dòng)力電池的安全設(shè)計(jì)樹立了一個(gè)嶄新的行業(yè)標(biāo)桿。

對(duì)于“安全”的堅(jiān)守讓萬向獲得了豐厚的回報(bào)，在各大動(dòng)力電池都在為高能量密度鋰離子電池的安全性焦頭爛額的時(shí)候，萬向又推出了能量密度達(dá)到280Wh/kg的高安全動(dòng)力電池產(chǎn)品，該電池不僅實(shí)現(xiàn)了超高能量密度，還在USABC標(biāo)準(zhǔn)的針刺測(cè)試（Ф3mm,80mm/s）中實(shí)現(xiàn)了不起火、不爆 炸，針刺后仍然能夠維持穩(wěn)定的電壓平臺(tái)，達(dá)到了EUCAR2的安全等級(jí)。在過充測(cè)試中該電池同樣表現(xiàn)出了驚人的安全性，順利通過1C倍率過充至2倍電壓測(cè)試，達(dá)到EUCAR3安全標(biāo)準(zhǔn)。

這樣一款高安全電池的電性能同樣讓人驚艷，45℃ 1C循環(huán)1300次容量保持率>80%，常溫輸出功率可達(dá)1500W，-25℃下輸出功率仍可達(dá)500W，能夠滿足電動(dòng)汽車大部分工況的使用需求，為高性能、高安全電動(dòng)汽車的開發(fā)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

A123對(duì)于“安全”的極 致追求不僅獲得了廣大乘用車企業(yè)的認(rèn)可，還獲得了像Karma這樣的世界超級(jí)轎跑品牌的垂青，在今年的成都車展上Karma帶來的兩款超級(jí)跑車2020Karma Revero GT和Karma GTdesigned by Pininfarina均搭載了來自A123的動(dòng)力電池。據(jù)悉該款電芯已經(jīng)累計(jì)配套了近十萬臺(tái)車輛，部分車輛累計(jì)行駛達(dá)15萬公里，無一例安全事故，充分彰顯了A123在動(dòng)力電池安全技術(shù)方面的強(qiáng)大實(shí)力。

電動(dòng)汽車作為一個(gè)復(fù)雜的電氣系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電芯安全只是整車安全的第 一步，系統(tǒng)層級(jí)的安全設(shè)計(jì)對(duì)于整車安全也同樣重要。對(duì)于動(dòng)力電池模塊，BMS系統(tǒng)就像是系統(tǒng)安全的“守夜人”，時(shí)刻監(jiān)督著電池模塊的工作狀態(tài)，避免電池發(fā)生過充、過放、過熱等極端情況，確保電池模塊的絕 對(duì)安全。

為了確保動(dòng)力電池的安全，各大汽車廠商強(qiáng)制要求動(dòng)力電池BMS系統(tǒng)滿足ISO 26262標(biāo)準(zhǔn)中的安全要求，在中汽研牽頭制定的GB/T《電動(dòng)汽車用電池管理系統(tǒng)功能安全要求及試驗(yàn)方法》中定義了BMS系統(tǒng)四個(gè)主要安全目標(biāo)，安全等級(jí)均為ASIL C，這也將成為國(guó)內(nèi)BMS行業(yè)的最基本門檻。

作為一家專注于鋰離子動(dòng)力電池的供應(yīng)商，萬向自2015年就開始推動(dòng)動(dòng)能安全體系建設(shè)和ISO 26262開發(fā)流程的搭建，積累了豐富的功能安全項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)。目前萬向已經(jīng)能夠提供48V低壓系統(tǒng)和高壓系統(tǒng)兩種BMS系統(tǒng)，均滿足ASIL C的安全級(jí)別，其中48V低壓系統(tǒng)BMS將于明年量產(chǎn)，屆時(shí)將為多個(gè)整車廠客戶配套，高電壓BMS系統(tǒng)也將于今年下半年量產(chǎn)。雖然ASIL C級(jí)別的安全已經(jīng)能夠滿足應(yīng)用需求，但是萬向并未就此止步，而是繼續(xù)研發(fā)安全級(jí)別達(dá)到ASIL D的BMS系統(tǒng)，為全球消費(fèi)者提供一個(gè)更加安全的用車的體驗(yàn)。

在安全技術(shù)上的不懈努力，讓萬向一二三成為國(guó)內(nèi)唯 一一家能夠同時(shí)提供滿足功能安全的“高壓BMS”和“48V BMS”的供應(yīng)商。依托12年豐富的BMS、電芯、模組和電池系統(tǒng)開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，萬向一二三在中國(guó)杭州、美國(guó)底特律、德國(guó)斯圖加特建立了一支國(guó)際化的功能安全團(tuán)隊(duì)，為全球客戶提供更好的功能安全產(chǎn)品和更加優(yōu)質(zhì)、高 效的服務(wù)，為全球動(dòng)力電池系統(tǒng)和新能源汽車的安全保駕護(hù)航。

萬向作為一個(gè)從1999年就開始布局清潔能源的國(guó)際一 流動(dòng)力電池供應(yīng)商，對(duì)于“安全”堅(jiān)守已經(jīng)深深植根于企業(yè)文化之中，“安全高于一切”的理念貫穿于整個(gè)動(dòng)力電池的研發(fā)之中，對(duì)于產(chǎn)品的精雕細(xì)琢和精益求精讓萬向成為高品質(zhì)動(dòng)力電池的代名詞，得到了廣大整車廠家和終端用戶的高度認(rèn)可，在這浮躁的時(shí)代為動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)樹立嶄新的行業(yè)標(biāo)桿。

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