[汽車之家 電動車技術] 說到三元鋰電池，之前最廣泛應用于乘用車的案例就是特斯拉了，而國內的電動汽車制造商主要力推的是的磷酸鋰鐵電池。三元鋰電池（鎳鈷錳）主要安全及熱穩(wěn)定性低（相對磷酸鐵鋰材料而言）的缺點，但是三元鋰電池在能量密度和單體產品成本方面有比較明顯優(yōu)勢。而隨著電池電量、熱量管理技術的逐步成熟，如北汽、長安以及之前一直堅持使用磷酸鐵鋰電池的比亞迪都在其最新研發(fā)的產品中開始使用三元鋰電池。而地處中國內地的江淮汽車在今年率先在其第五代純電動汽車江淮iEV5（下稱iEV5）上使用了18650三元鋰電池作為儲能單元，相信不少網友存在車用三元鋰電池模塊究竟是如何制造的這樣的疑問，今天我們就走進淮汽車為您進行揭秘。
于今年4月在上海車展上市的江淮iEV5是國內第一款采用18650鋰電池組件作為儲能單元的純電動車型。該車具有23kWh的電池容量，廠商公布的最高續(xù)航里程可達240km，使用專用充電樁進行直流電充電只需1小時即可充入80%的電量（220V家用電充電8小時充滿），完全滿足日常使用的需求。該車的廠商指導價格為18.08萬元，不過從汽車之家上的車主成交價格來看，北京、上海、湖北、安徽等地的裸車價格均不到10萬元，是一款性價比很高的城市短途代步用車。
●什么是三元鋰電池
目前車用動力電池已經經過了最初的一次性電池（19世紀1873年，戴維森剛剛發(fā)明電動汽車時）到鉛酸電池，再從鎳氫電池到鋰電池為主的現代車用動力電池格局。鋰電池具有每千克重量儲能多（能量密度大）以及可循環(huán)次數大的優(yōu)勢，所謂的“三元鋰電池”簡單來講就是電池正極材料由三種金屬元素與鋰共同構成的鋰電池種類，如目前大量應用的鎳鈷錳酸鋰電池，下面我們就首先來了解一下鋰電池的各種特性。
鉛酸電池污染大、能量密度低主要作為汽車電瓶使用，在這里我們就不做介紹了。鎳電池在單體能量密度上低于鋰電池，不過在鋰電池還未大量普及的時代，電動車多以鎳氫或是鎳鎘電池作為儲能單元。在混合動力明星車型普銳斯上就大量使用了鎳氫電池，而且普銳斯在鎳氫電池技術方面有獨到之處，廠家宣稱其搭載的鎳氫電池壽命超過10年。不過我們也知道，在新一代普銳斯上也開始搭載鋰電池了……
如果不具備豐田在電池壽命管理上的“黑科技”那么使用技術更加先進的鋰電池就成了各個車企的最佳選擇。錳酸鋰電池目前啟辰將其應用于晨風之上，其應用技術比較成熟，但是能量密度、電池循環(huán)壽命同磷酸鐵鋰電池和鎳鈷錳酸鋰電池相比都低了不少，基本同鎳氫電池相當；而比亞迪使用的磷酸鐵鋰電池在電池循環(huán)壽命以及能量密度方面都有由于錳酸鋰電池和鎳氫電池的表現。
而以鎳鈷錳酸鋰電池為代表的最新一代的三元鋰電池(正極材料由三種材料構成)，不論是電池循環(huán)次數還是最重要的每千克儲能數量都有了質的提升。單純從這方面來看，三元鋰電池確實是現階段新能源汽車上動力電池的最佳選擇。
鋰電池可以有多種形狀，除了18650這種金屬外殼圓柱狀電池之外，還有外殼為鋁塑材料的軟包裝形式以及方形電池種類。其中鋁塑包裝的軟殼電池是目前應用最為靈活的鋰電池形式，其大小、厚度都可以自由定制，而且可以多片堆疊，具有相當的應用靈活性。
當然，除了以上的常見的鋰電池制式之外，還有各大電池生產商為車企定制的“高階版本”鋰電池包，它們目前在新能源汽車上使用也比較多。如三星SDI為寶馬i3和i8定制的高壓鋰電池包，有著同小型鉛酸蓄電池一樣的外觀。而應用在日產聆風上產自AESC的鋰電池包則為片狀，起保護作用的金屬殼內包裹的是普通軟包鋰電池。
不過三元鋰電池也有一些先天的劣勢，它相比磷酸鐵鋰電池來講更加“嬌氣”：如果工作溫度過高則會永久性地影響電池壽命，溫度太高還會起火燃燒甚至爆炸。鋰電池燃燒時釋放的高溫氣體甚至能夠直接燒穿3mm厚的鋁板，因此如何為電池提供一個安全穩(wěn)定的工作環(huán)境就成了各個廠家工程師們思考的問題。比如江淮汽車早在2011年就生產了少量鋰電池版本的同悅第二代電動車以驗證電動車搭載18650電池的可靠性，經過四年的技術驗證，終于在iEV5上正式將這一技術量產化。
●與特斯拉18650電池技術的不同
就像前面說到的一樣，鋰電池十分嬌氣，在成百上千個鋰電池緊密排布構成的電池組中，如果一顆電池發(fā)生短路故障之后釋放的熱量極易導致連鎖反應牽連到周圍的電池。所以為了將鋰電池更加安全地放在車上，工程師們想了不少辦法。以特斯拉為例，它的7000余只18650電池每只都有獨立的保險絲，能在單只電池電流過大時及時斷開與之的電路連接，并且電池組采用循環(huán)液冷設計，能夠及時帶走電池產生的熱量，使它們工作在一個穩(wěn)定的溫度環(huán)境之中。
普通18650電池只有正極才有安全泄壓結構。電池發(fā)生故障時產生的熱量和氣體只能從一個方向排出。因此電池容易發(fā)生橫向的鼓包或是炸裂，這在排布緊密的動力電池組件中可以說是災難性的結果。所以華霆動力和天津力神的工程師們在研發(fā)江淮iEV系列上使用的18650鋰電池組時，比特斯拉的電池組安全策略又進了一步：他們對單個18650電池的結構進行了優(yōu)化。增加了電池負極的泄壓機構，在發(fā)生故障之后電池產生的熱量和氣體能在水平方向上有兩個通道釋放，進而不會產生電池爆炸，將其對水平方向上布置的其它電池的影響降到最低。
而對整組電池的安全保障方面，江淮電動車電池組采用的安全策略同特斯拉基本一致，不過現在看來江淮甚至會微微高明一些。二者都在單個電池與電池組之間設計了保險結構，能夠保證單個電池在電流過大時通過熔斷的方式來斷開個別電池。特斯拉采用的是單根保險絲的設計，江淮iEV系列的電池則采用了帶有彈性的熔斷片設計。我們知道車輛在日常行駛中震動一直如影隨形，江淮采用的電池負極連接物為螺旋狀的彈性熔斷片，能夠吸收更多的震動。設計上更加高明，理論上對惡劣環(huán)境的應對能力也更強，也更加適合國內的用車環(huán)境。