今年6月,锂电之父,同时也是2019年的诺贝尔化学奖得主,约翰·古迪纳夫(John Goodenough)去世,这位百岁老人和锂电池打了半辈子交道,一直致力于研发出能量密度更高、寿命更长、更安全的电池材料。
从上个世纪80年代开始,他和团队就陆续研发出了钴酸锂、锰酸铁锂以及磷酸铁锂三种正极材料,极大推动了消费电子和电动车行业的发展,甚至在去世之前都还奋斗在固态电池研发的一线。
今年去世的锂电之父:约翰·古迪纳夫
某种程度上,当中国连续多年成为全球第一大电动车市场,并且开始在三电以及智能化技术上反向输出给欧美国家时,古迪纳夫或许是中国人民最应该感谢的外国科学家之一,因为如果没有他,就不会有中国在电动车这条赛道上的阶段性大幅领先。
今年上半年,中国新能源车的销量达到374万辆,市占率超过28%,其中,新能源车出口量创新高,达到53.4万辆,同比增长1.6倍,交出了一份漂亮的答卷。
在这份靓丽成绩单背后,“安全”是一个无法绕开的话题,直到现在,仍然有很多人因为电动车的安全问题而对其持观望甚至是否定态度。此外,包括安全在内的质量问题也将直接决定这波新能源车出口的势头能否一直延续下去。
过去几十年,上到古迪纳夫这样的顶尖科学家,下到成千上万名汽车工程师,都在努力从材料配方,结构设计、数据监测等方面来提升电动车的安全性能,为整个行业的高质量和健康发展保驾护航。
房子安不安全,要看地基稳不稳
如果把造车比作盖房子,那么房子安不安全不是只取决于用的什么钢筋和水泥,最重要的是地基打得稳不稳,在汽车行业里,地基指的就是“架构”。
而架构指的是一套复杂的设计制造规范,前期研发耗时耗钱,但一旦雪球滚起来,后期的产品开发、功能验证以及零件采购都能省时省力省钱,属于放长线钓大鱼。在燃油车时代,大众靠MQB,吉利靠CMA,丰田靠TNGA架构都造出了不少爆款车,产品的安全性也得到了检验。
只不过,在电动车发展初期,很多车企为了省钱省力,并没有选择从零开发一个纯电平台,而是选择将原来的燃油车平台进行魔改,拿掉发动机、变速箱和油箱,然后见缝插针装入电池以及电驱总成,这种过渡产品也被网友们戏称为“油改电”。
由于先天劣势,“油改电”普遍存在续航短、空间小、操控差、安全隐患大等问题,其中,安全问题最为外界所诟病。
由于“油改电”的车身结构最初是为燃油车设计的,加入电池包之后,整车重量多了上百公斤,重心位置也发生了偏移,之前的结构强度不一定承受得住。其次,由于电池包向下凸起,某些甚至会和高压线束一起裸露在底盘外,在发生碰撞和剐蹭时,乘员无法得到足够的保护。
经过这些年的市场教育,“油改电”产品早已被市场打入冷宫,大家也逐渐形成了一个共识:只有正向开发的平台架构才能打消大家对新能源车安全方面的疑虑,并且最大程度发挥电动车在续航、NVH、驾控、智能化上的潜力。
而要论架构造车,吉利堪称一把好手,燃油车时代它就依靠BMA和CMA登顶了自主品牌冠军宝座,在新能源车时代也推出了针对中高端纯电市场的SEA浩瀚架构,以及面向中高端市场、兼容插混和纯电的e-CMA架构。
专为新能源车型设计开发的e-CMA架构
和传统油改电截然不同,e-CMA是一个真正面向新能源时代开发的架构,不仅继承了之前CMA在安全方面的好底子和好基因,同时聚焦“电动化和智能化”,在车身结构、三电系统、电气化架构以及全域智能安全等方面做了系统性升级,再配置全新一代的雷神电混技术,全面提升了新能源车的安全性能。
以基于e-CMA架构开发且为其量身打造了神盾电池系统的银河系列为例,为了保证正面、侧面、尾部以及底部碰撞时的安全性,吉利在材料选择和结构设计,看得见和看不见的地方都动了很多小巧思,甚至可以说是“不计成本”。
比如在最基础的防撞梁上,e-CMA架构就选择了目前硬度值最高的7系航天级铝合金,而防撞梁后面的吸能盒长度多达290mm,超过不少豪华车型;门环也采用一体式设计,整车扭转刚度达到了23000Nm。
银河L7的白车身骨架结构
而在消费者看不见的底盘部分,吉利不仅没有像某些鸡贼的同行一样偷偷砍配置,反而堆了不少好料,这么做不是因为吉利人傻钱多,而是有事实依据的。
根据中国汽研《交通事故深度调查研究成果报告》对车辆起火事故的统计情况由于碰撞导致的起火事故案例中,底部磕碰造成的比例高达七成左右。
为了降低底部剐蹭导致的安全风险,e-CMA架构在电池包前加了一根2mm厚的防撞梁,且低于前者10mm,此外,还在电池包底部加了一块1.5mm的高强度板,上面有1mm的PVC涂层,大大提升了抗拉强度,而且能显著提升电池的隔热能力。
银河L7的底盘堆了不少好料
正是由于极强的安全意识以及强大的工程能力,吉利银河的第一款诚意之作L7才能成为行业里第一个做到40km/h正向刮底、20km/h负坎冲击都无损伤的插电混动车,良好的安全口碑也使得银河L7上市首月就交付了近万辆,成为今年新能源市场一匹大黑马。
标准是用来遵守的,也是用来超越的
对于新能源车安全来说,车身结构是基础,是地基,而三电系统则是关键,是命门。
和燃油车相比,新能源车最害怕的就是热失控,而出现热失控的原因既有可能是电芯本身的质量瑕疵,也有可能是过充过放、碰撞变形以及电池老化,而一旦出现热失控,轻则会影响电池寿命和性能,重则会引发自燃,一旦真的烧起来,车辆在极短时间内就会被大火吞没。
为了规范行业发展,减少因热失控而导致的安全事故,过去十几年,国家出台了无数文件和标准。在2021年之前,针对电芯层面最严苛的测试标准莫过于针刺,这也被称为电池测试领域里的“珠穆朗玛峰”,2020年,比亚迪刀片电池正是靠着“针刺实验”一战成名。
如今,虽然新国标已经不再将“针刺实验”作为单独的测试项目来要求,但这并不妨碍有人想要再次挑战这座高峰,并重塑行业新标准。
今年5月,吉利用了一根8mm粗的钢针来做证明银河L7的安全性,比三年前对手用的粗了3mm,更粗意味着对电池内部结构的破坏更大,短路更严重,而在这种地狱级的测试条件下,神盾电池在被瞬间穿透之后,不仅没有起火冒烟,整个测试过程,电芯的温度都没有超过40度,比对手三年前的表现更加稳定。
而之所以能做到如此安全和稳定,主要是因为神盾电池采用了低反应活性电解液,500度都不分解的磷酸铁锂正极以及耐高温、高强度的隔膜。
不过,针对电芯的“针刺实验”并不能完全体现神盾电池的安全可靠,所以吉利在针刺之外又给自己上了难度,另外安排了电池包海水腐蚀浸泡、三面跌落重击、外部火烧三重考验,但结果和针刺一样,没有出现泄漏、起火、冒烟等情况。
对于弱者来说,标准是用来遵守的,对于强者来说,标准则是用来打破的。为了提升神盾电池的安全上限,吉利用远超国标的标准来做测试,包括但不限于:
模拟碰撞测试:实施强度标准为2-6倍国标要求;
机械冲击强度高于先行国标8倍;
跌落2m,高于行业标准1m要求;
浸水安全采用24h,远超0.5h行业标准;
盐雾采用28天环境测试,远超于国标5倍;
湿热循环采用240h湿热和霜冻循环测试,远超于国标9倍;
热扩散24h不起火不爆炸,远超国标5min和国际标准1h不起火不爆炸要求;
银河L7后向刮底实验
更值得一提的是,神盾电池首创深入细胞层级的电磁防护体系,对高压电池包内部、高压电缆、电池、电驱等系统,都采用了有效的降辐射措施,对“电磁敏感人群”起到有效的防护作用。
过去三年,中国新能源车销量以每年翻番的速度增长,截至今年上半年,国内新能源车保有量已经达到1620万辆,而随着保有量进一步快速提高,新能源车出现安全事故的绝对数也会随之增加,这时候更需要强大的研发体系和严格的实验标准来为行业赋能。
正是在这样的背景下,吉利挺身而出,联合中汽研新能源汽车检验中心(天津)有限公司共建了五大实验室(多域融合电控实验室、高压电磁防护实验室、高压电池安全实验室、充电体验开发实验室、能量管理创新实验室)。
双方合作的目的为了专注攻克新能源汽车“卡脖子”技术、关键共性技术和前瞻引领技术,为行业的健康高质量发展提供更多安全保障。
尾声
无论汽车行业卷不卷,有多卷,要想取得成功,没有捷径可走,尤其是在人命关天的安全问题上,更容不得半点马虎和敷衍。
神盾电池的测试结果证明,原生的架构,扎实的用料,优秀的车身结构,严格的测试标准才能为用户守好那道最重要的生命之门,因为无论是电动化的上半场,还是智能化的下半场,“安全”一定会贯穿全场。