“华夏王朝”的破晓 ——疏导，实现电池的绝对安全

一、变堵为疏

这个故事可以从四千年前说起。

面对威胁生存的洪水，人们最初的想法是堵。费时费力，却不见成效。

直到遇到了大禹，他引领着人们，将洪水沿着精心设计的河道疏导归流入海。

平定洪水之日，他成为了华夏王朝当之无愧的奠基者。

二、危机再现

光阴荏苒，如今人类面临着气候变暖的威胁。为此，我国政府做出了“2030碳达峰，2060碳中和“的庄严承诺。为了实现这一目标，低碳清洁的新能源汽车得到了快速发展，而作为核心技术的电池决定着新能源赛道上的名次。为此，各大新能源厂商争相提出自己的电池体系设计方案，而作为新能源汽车核心要素的安全性能，仍然是新能源汽车的一大痛点。如今，车库自燃，碰撞起火，充电冒烟，乃至爆炸等新闻仍不时出现，可以说，新能源汽车发展瓶颈就在安全问题，起火甚至爆炸，是如今的新能源汽车最大的危机。

三、“大禹电池”

时间来到2021年，另一位“大禹”，面对着新的危机，再次横空出世。

大禹电池技术，是长城汽车潜心多年研发的动力电池体系先进解决方案。正如名字继承了大禹的思想，大禹电池技术不再拘泥于电芯本身的安全性能，而是将关注点提升到汽车整体，用“疏导“取代单纯”阻燃“，一方面通过材料设计提升电芯本体的阻燃性能，另一方面将气火流按照设计通道安全疏导出电池包外，为新能源汽车电池包的安全设计点亮了“控+导=通”的全新思路。

为确保了电池包的绝对安全，大禹电池技术团队采取了如下八大核心技术，来实现“在电池正常生命周期内永不起火、永不爆炸“的伟大目标：

1、热源隔断

如果某一个电池出现了发热乃至起火，最需要的措施就是将其与其他电池隔绝开。大禹电池技术所有电芯之间均采用长城汽车全新开发的双层复合材料，既能隔离热源，又耐火焰冲击，将传统气凝胶不耐冲击的痛点一举突破。此外，根据不同电芯材料体系，可以设计不同的双层复合材料，来解决电芯膨胀的空间需求。上升到模组层面，每个模组间的高温绝热复合材料，可阻止火焰冲击和长时间传热传导，并设置带定向排爆出口的防护罩，快速排出高温热火流，再次确保了电芯及模组层面的安全。

2、双向换流

当电芯产生的气火流被排除出模组后，大禹电池技术通过对多种类换流通道设计方案仿真模拟，实现换流强度和比例的精准化设计，有效控制热源按预定轨迹流动，减少对相邻模组的热冲击，可以避免再次引燃。

3、热流分配

大禹电池技术团队可以对气火流在不同结构通道内的分布进行精确计算与调控。这得益于团队在燃烧模型、热力学与流体力学拟合仿真、冲击强度和压力计算等虚拟技术应用方面的深厚造诣。热量可以被迅速而均匀地从各种通道中排出，热流分配技术功不可没。

4、定向排爆

随着气火流在通道内的流动，如何安全快速引导排出是电池包安全的关键因素。难点在于通道内压力和流量均匀化调节，来实现热量和气火流的均匀流动。大禹电池技术团队通过精确设计了热失控后气火流路径，通过分流、导流、换流将火源快速引导至灭火通道并安全排放，解决了这个难题。

5、高温绝缘

热失控过程往往会导致电池包铜排线出现绝缘损伤，进而发生高压起弧损伤金属箱体。针对此问题，大禹电池技术团队对高压连接及高压安全区域进行高温绝缘防护设计，消除高压起弧危险。

6、自动灭火

气火流沿着精心设计的路径排出，最终会到达指定位置的排爆出口。在此处，大禹电池技术团队设计了多层不对称蜂窝状结构，实现火焰快速抑制和冷却，并通过多点化、均布化、小型化设计，有效减小体积、降低重量，提升降温效果。行至此处，电芯内上千度的热失控气体，已经降低到一百度以下，足以确保人和车辆的安全。

7、正压阻氧

对多层不对称的蜂窝状结构设计还另有玄机。孔的尺寸根据单位气体质量流量进行设计，可以确保包内压力始终高于包外，因此，氧气被隔绝在电池包外，实现了电池包的进一步阻燃。

8、智能冷却

除电池包层面，汽车电池管理系统也对安全性举足轻重。除了上述七种方案，还增加了智能冷却监控和自动冷却启动系统，一旦检测到电芯温度超标，能够通过BMS和云端双重监控，确保整车快速开启冷却系统，抑制热扩散。为了避免管路因高温泄漏和爆裂问题，冷却系统采用采用单张大冷板与箱体集成设计方案，并且可根据电芯和模组热失控温度状态，智能调节冷却系统的开闭时间、流速、流量等，实现不同热失控条件下、高效冷却策略。

对于上述方案实现电池包的绝对安全，长城汽车充满自信，并按照GB 38031-2020《电动汽车用动力蓄电池安全要求》的标准进行了史无前例最严苛的测试。

之所以说史无前例，是因为长城汽车在三个方面挑战自我：一是，长城汽车选取了最具挑战的三元811体系高镍大容量电芯。二是，对于这类电芯而言，虽然针刺试验和加热试验得剧烈程度相当，但加热试验产生的大量热源要比针刺试验严苛得多，所以长城汽车采用了加热触发的测试方式。三是，加热触发的位置选择在模组的中间电芯，而且采用全球最严苛的两个电芯连续触发的测试方式。

测试结果，一如既往的稳妥。

在上述极端条件下，测试中连续发生3次多个电芯集聚触发热失控，温度最高达到1037℃，电池包内气压达到三次高峰，让热量迅速排出。但通过灭火系统抑制，最终也未发生任何引燃，电池包外溢烟雾最高温度不足100℃，避免了对周围产生二次伤害。

测试，完美通过。

在经历了严苛的测试后，热量及时排出，电池包未发生起火爆炸，结构仍完好无损

技术开发需要深厚的理论指导。大禹电池技术开创性的构建了整包级热失控燃烧模型，气流和火流多维度拟合仿真，填补了行业空白。模型对于技术开发的指导举足轻重。通过计算机仿真，一方面可以得到各种实验中难以获得的数据，数据更全面，结果更可靠，更容易找到关键影响因素；另一方面，颠覆了热失控领域先开发再测试的传统方式，从源头就避免了开发过程中的安全弊端和隐患，从根本上保障了电池安全。

四、技术优势

仅仅通过电池包结构设计，就实现了电芯的绝对安全，这不亚于一场动力电池领域的革命。因此，这项技术具有极其广泛的普适性，除了NCM811三元锂电池，还包括未来随着镍含量提高电池能量密度更高的三元锂电池，三元锂电池体系的NCA（镍钴铝）电芯及无钴电芯等，以及不同技术线路的磷酸铁锂电池，统统适用。

其次，大禹电池技术具有极高的可靠性。基于长城汽车及蜂巢科技多年的研发经验，大禹的八大技术将电池包安全做到了极致。在现实中几乎不存在的极端测试条件下仍然安稳通过，验证了大禹电池技术极高的可靠性。

五、功在千秋

当长城汽车官方宣布，将大禹电池技术超过60项专利技术，面向全社会永久免费开放的时候，大禹电池技术，再次让我想到了曾经那位大禹。

大禹并不是将自己呕心沥血研发的技术秘不示人，而是大方的张开手心，将它交给天下。他知道，提高这个国家整体的电池技术安全性能，让人人都有权享有安全便利，才是他的初心和使命。

或许，不久之后，电动汽车自燃将会成为一段历史，不论你开着什么车，都可以彻底相信这辆车的安全。那时请你记得，大禹电池技术功莫大焉。

心怀天下，功为苍生。