奔驰的锂金属固态电池方案

2025年4月14日，工信部在官网发布了文章 “一图读懂GB 38031—2025《电动汽车用动力蓄电池安全要求》强制性国家标准”，新标准主要对单体电池的快充循环后安全、电池包的热扩散和底部撞击进行了重要修订，对于新申请车型的执行时间是2026.7.1，对于已获得批准车型执行时间是2027.7.1。新版国标中难度最大的，莫过于热扩散测试后要求电池“不起火、不爆炸”。想要理解其中的难度，让我们先了解下热扩散的原理。这里引用欧阳明高院士课题组2020年在 Joule 上发表的文章中的部分内容作为说明。如上图中“IN Path”所示，单体电芯从常温到热失控，依次经历了如下环节：电芯因外部加热，本体温度达到T1的温度，即SEI分解开始的温度。电芯内部的隔膜收缩破损，内部发生短路。正极活性材料释放活性氧，活性氧可能迁移和氧化周围环境。负极与电解质发生反应。如果有析锂现象，锂枝晶可以在较低的温度下与电解质发生反应。正极和负极在高温下混合在一起。快速的氧化还原反应释放出大量的热量。电池内部材料之间激烈的氧化还原反应触发电芯热失控。 文章同时也根据电芯热失控各阶段的特点提出了降低风险的方案：使用电解质添加剂形成更稳定的SEI，提高其高温稳定性。应用热阻高的隔离膜，如陶瓷涂层隔离膜。改变正极材料结构，多用单晶，减少表面积。使用电解质添加剂提高耐热性和均匀性；负极涂覆Al2O3抑制锂沉积抑制锂枝晶生长。用热响应材料阻断正负极接触；中和氧化剂和还原剂，使反应更温和；减少总释放能量或降低热释放速率。上述方案的前四点均已在量产电芯上大规模应用，但目前仍然无法避免电池底部刮蹭（相关阅读：从小米SU7着火看电池热蔓延）或高速碰撞后起火的现象。那么除了电芯级别的改善，是否可以在电池系统层面找到解决方案呢？2022年，宁德时代推出了CTP 3.0电池包，通过将冷却板竖直排布到电芯之间，可以实现对局部电芯温度速降，搭配电芯倒置技术，电芯开阀后向下释放热量，为乘客逃离座舱争取时间。（相关阅读：小米SU7 MAX电池拆解-1）同样为CTP设计的Cybertruck电池包则通过灌胶方式，将4680电芯之间的空气挤出，这样即便单一电芯发生热失控，因为缺少供其燃烧的氧气，也可以在一定程度上阻止热扩散的发生。（相关阅读：Cybertruck电池全网首拆）另外还有一个思路是在电池包内加入“消防员”，即阻燃喷淋系统。这样的设计在高合的 Hiphi Z 的电池包里出现过，但制造复杂度和成本方面需要做出牺牲。无独有偶，近日现代摩比斯表示，成功开发出了在电池着火时喷射灭火剂即可立即灭火的新技术。这是一个可以通过防止热量传递到相邻电芯来防止热失控的技术。新系统防止热量传递到邻近的电芯，在起火后5分钟内喷洒灭火剂，以尽早灭火。随着多个国家正在推进防止热失控的强制性措施，预计它将作为下一代安全技术在全球市场上备受关注。摩比斯已经申请了三项专利，包括一种电池外壳设计，努力推进电池系统，如开发防过热材料。那么，除了液态锂电池的热扩散研发，业界也将希望寄托在可燃性更低的全固态电池上，但目前全固态电池仍面临诸多挑战，量产时间还需等待。（相关阅读：全固态电池赛道：大家都跑到哪儿了？）笔者相信，在国家强制安全标准的引导下，相关的工程师和科研人员会找到合适的解决方案，让人们的出行不再为安全担忧。以上是关于电动汽车电池热安全的一些分享，希望对感兴趣的小伙伴有所帮助。素材来源：工信部官网；《Mitigating Thermal Runaway》by Xuning Feng, Dongsheng Ren, Xiangming He, and Minggao Ouyang；现代摩比斯官网；2025 China Solid State Battery Developer Forum；小明来电⚡为你充电，我们下期再见，拜拜~来源：小明来电