热失控后 “不起火、不爆炸” ？拆解动力电池安全的突破技术

在新能源汽车普及的当下，动力电池安全始终是用户关注的核心，电池热失控是动力电池最大的安全挑战。

尽管统计数据显示新能源汽车起火概率低于燃油车，但人们的担忧未消。传统电池包存在一个关键局限：一旦单个电芯起火或失效，很容易引发连锁反应，导致整个电池包断电，不仅影响行车安全，还会丧失应急处置的基础条件。因此，实现车辆零起火需攻克两大核心 —— 电芯零起火、阻断火源传递（零热扩散）。

此前，宁德时代前瞻性地提出了 NP（No Propagation，无热扩散）概念：即使某一颗电芯出现问题，也不会引发整个电池系统的连锁反应。这一理念从根本上改变了电池安全防护的思路，不仅要降低热失控发生的可能性，更要控制事故的影响范围。

NP1.0 时代（2018 年）：宁德时代率先推出 NP1.0 技术，通过构建多层级的防控体系，全面阻断热传导路径，实现 “不起火、不扩散”，对热失控后果进行有效控制，为行业安全实践提供了新方向。

NP2.0 时代（2023 年）：宁德时代推出 NP2.0 技术，通过高压与烟气主动隔离，实现“热电分离”，从根源上消除了风险，大幅提升了电池安全，加强了乘员保护。这一前瞻性技术将安全水平推向新的高度，远高于当时的欧洲法规和标准。

NP3.0 时代（2025 年）：宁德时代全球首发 NP3.0 技术，在保障电池系统发生热失控之后不扩散、不起火的基础上，进一步达到了“高压不断电、动力保持，无明火无烟”的电池系统全球最高安全水准。

这也就意味着，即使发生了单个电芯失效，车辆依然可以继续行驶，有足够的时间转移到安全的地方。

据宁德时代介绍，这背后有八大技术支撑。从化学体系、结构到系统，三个层级的安全协同设计。其中，在结构层面，宁德时代采用电芯安全装置、气凝胶隔热垫、防火喷涂层（电芯泄压阀的顶部位置），多维度隔绝热失控；在系统层面，应用了高压电路稳定控制技术和系统控制策略。

在电芯发生热失控之后，会释放大量的热量，该过程极其复杂，涉及电-热-力-化学反应多物理场耦合。其中最核心的是解析热失控过程中的电芯导电回路，形成安全的、稳定的导电回路。

宁德时代更是开发了一整套完整的系统检测、控制策略，系统会自动检测当前的绝缘、温度、电压、气压等信号，确认电池能够持续稳定放电能力。

总的来看，要实现电芯起火仍不断电，底层逻辑有两大核心，即局部隔离与回路保通。简单来说，就是让起火的电芯独立失效，既不影响其他电芯正常工作，也不破坏电池包的整体电气回路，这也就要求电池结构件/连接件兼具防腐蚀、绝缘、防火性能。

而支撑这一逻辑的提出，源于对电池包起火后两大核心矛盾的解决：

首先，火与电的冲突。电池包内部有大量用于导电的母排，母排需要绝缘层保护以避免短路。但传统绝缘层不具备防火性，火焰一旦烧蚀绝缘层，绝缘性能就会失效。

其次，压力与热量的聚集。一旦电芯起火后会受热膨胀，不仅产生高压，还会积聚大量热量。若这些压力和热量无法及时排出，达到临界值时就会引发爆炸，进而引燃周边电芯，形成连锁失效。

因此，要实现所谓的“不断电”，就这两大矛盾需要针对，从电气回路防火耐高温和泄压通道防火耐高温两个维度同步设计，缺一不可。

01.

升级母排绝缘

电气回路是电池包供电的核心，而母排的绝缘层则是保护回路不中断的第一道防线。传统母排绝缘层仅能满足基础绝缘需求，而在零热扩散要求下需同时具备防火性（即便经历火烧，仍需保持绝缘性能）。

目前，母排绝缘是没有防火设计要求的，如果要实现诸如NP3.0的技术突破，母排的绝缘防火重中之重。

云母材料是电池包最常用的防火材料之一，具备耐高压、高柔软度、轻量化、防火性好等关键特性。但同时云母材料使用时需用背胶、需多片组合，存在无法无缝黏接等缺点。

除此之外，防火涂料也是另外一种选择。以宜可居为例，通过喷涂技术处理的母排，可在 1200℃高温灼烧 10 分钟后，表面结构依旧完整，且能维持初始绝缘性。

材料方面，源于宜可居研发的高温成瓷物质，该物质由硅酸盐、无机陶瓷、包覆纳米铝粉三种关键成分构成，其防火机理形成严密闭环：高温环境下，硅酸盐率先熔融成为高温粘合剂，与无机陶瓷材料共同形成致密的陶瓷膜；同时，包覆纳米铝粉吸收热量并与氧气反应生成氧化铝，且伴随体积膨胀，进一步填补因⾼温使有机物碳化挥发造成的体积收缩。双重作用下，喷涂层在极端高温中始终保持结构与性能稳定。

工艺方面，传统粉末喷涂需经历预热、喷涂、加热固化（200℃的高温）、冷却四步流程，高温度直接导致高能耗。宜可居的低温喷涂技术将固化温度降至 95℃，能耗减少超 50%。

事实上，母排是电池系统中防火环境最苛刻、要求最高的部件，其达标意味着电池底护板、上盖、水冷板等其他部件的防火需求可轻松满足，为电池系统安全提供了全域保障。

而随着快充电池的普及，母线排热安全防护涂层的要求也进一步升级，进而确保热失控逃生时间。

02.

泄压通道同样需要防火

所谓的热电分离技术，核心是物理分隔电池热失控区和高低压电气区以切断热、电干扰路径。虽然各大厂商实现方式不同，但均通过优化电芯结构、调整防爆阀（位置/泄压方向）、预留独立泄压通道，让热失控时的高温混合物远离电气线路，避免导电物质接触电气元件，最终解决高温与导电短路两大安全隐患。

传统电池包的泄压通道仅要求五分钟内无明烟，且未做防火处理。若压力和热量无法快速排净，不仅可能引发爆炸，残留的高温还会持续炙烤周边电芯，最终导致一电芯起火，全电池包失效。

因此，除了电气回路需要防火、耐高温的保障外，具备防火及耐高温特性的泄压通道也是重要的安全屏障，及时排出电芯起火产生的压力和热量，避免灾难扩大。

在整个泄压的回路中，影响相对较大的则是钢板以及底护板。

通道常用的钢板，在 1000℃左右的高温下会被烧穿。行业中，不少案例是结合云母板或玻纤复合材料构建泄压通道，引导热失控气体远离乘员舱。

另外，比如小米CTB一体化电池采用了“黑科技”电芯倒置技术，将电池正负极、泄压阀都朝下设计，当电池出现内部高温、鼓包、膨胀的时候，泄压阀就会打开，将有毒气体向下排出，避免侵害驾驶员。

因此，电池包的底护板也会同步升级防火性能，确保热量穿过底护板排至外界时，不会引燃底护板或其他底盘部件，实现热量排出无残留、无二次起火。

聚脲作为一种高性能材料，常用于底护板。这种材料能平衡轻量化与高强度的双重需求，具备卓越的耐磨、耐腐蚀性能。

然而，聚脲材料的采用，底护板不具备防火的特性，这也是不少企业不采用该材料的顾虑之一。因此，不少企业将目光聚焦到高性能复合材料上。

作为高性能复合材料规模化解决方案提供商，广东众森主要提供给动力电池上盖、底护板、动力电池侧板、动力电池托盘等产品结构。

尤其是面向CTB技术，广东众森通过在复材与钢材复合的方式替代纯钢材的应用，兼顾防火、耐高温的同时，进而实现减重和降低成本。

目前电池包中广泛应用的复合材料有玻璃纤维增强塑料+改性树脂等复合而成的复合材料。复合材料优势非常明显，可以快速响应客户需求，快速提高材料性能，成本得到更好控制。

广东众森自主研发的玻璃纤维复合板材，具有很好的阻燃性，阻燃等级达到UL94 V0级，能够做到在1000度情况下持续灼烧30分钟，仍然能够保证良好的产品结构完整性，绝缘性也非常优良。

此外，众森还与宜可居联合推出复材+喷涂的方案，在实现轻量化的同时，提升防火、防腐特性，同时降低成本。目前，众森的复材解决方案已经在箱体上盖、托盘、CTB电池上盖和电池底护板实现应用，年产达到200万件。

03.

写在最后

工信部发布“强制性”国家标准《电动汽车用动力蓄电池安全要求》，将于明年7月1日起施行。新国标覆盖24项严苛测试，新增底部撞击、快充循环后安全、热扩散等“极限挑战”，更是首次提出因内短路发生热失控后不起火不爆炸的要求，被评价为“史上最严的电池安全令”。

这一电池安全标准的落地，绝非对行业的被动约束，而是推动动力电池安全技术从合规底线跃向体验上限的重要转折点。从宁德时代 NP1.0 的 “阻断扩散”，到 NP3.0 的 “热电双保、持续供电”，再到宜可居、广东众森等产业链企业的同样深度协同，行业早已用前瞻性技术研发，提前为新国标中“内短路热失控后不起火不爆炸”的核心要求铺好了产业化路径。

吉利控股集团总裁、极氪科技集团CEO安聪慧在接受交流中曾表示，整个产业链条上的企业都需要对动力电池的安全负责。安全不仅是电芯本身的安全，而是一个系统性的工程。除了电芯之外，还要考虑到PACK、电子架构、机械架构以及一些支架的传感器算力等方面的安全，不是单靠某一点就能够解决安全问题。