凤凰网汽车

对于纯电动车型来说，电池的安全性不言而喻。所以，现在每个汽车厂家或者电池厂商都有自己的一套电池安全技术或者方案。比如比亚迪的刀片电池、广汽埃安的弹匣电池、哪吒汽车的天工电池，还有蜂巢的短刀电池，以及宁德时代的麒麟电池等等......

作为自主品牌的头部车企，上汽集团也不例外。在今年的6月中旬，上汽就公布了最新的魔方电池系统。

近日，来自上汽创新研发总院捷能公司的电池技术专家们进行了一场电池解析直播，为我们深度解读了上汽“魔方电池”的技术优势和特点？据悉，上汽荣威iMAX8 EV采用的正是这套电池技术。

什么是魔方电池？

根据上汽集团副总工程师、捷能公司总经理朱军的介绍，之所以称之为“魔方电池”，是因为这套电池系统就像“魔方”一样，可以根据不同车型的车身尺寸、内部空间，以及不同的电芯化学配方，进行更自由的排列组合。具体来看：

1、电池高度：

魔方电池采用标准电池包，长宽统一，分别为1300mm、1690mm；高度有三种，分别为110mm、125mm和137mm。

可以看到，魔方最薄的电池仅为110mm，要远低于此前行业的130mm标准。

不同厚度的好处是：在保持统一的投影面积下，能够根据车型的定位，容纳不同的电芯，做成容量不同的电池包。

比如主打长续航的车型，可以用137mm厚度，而主打运动的小型车，可以用110mm，底盘“更薄”，从而带来更优秀的空间表现。

2、电池化学体系：

魔方电池的电芯可以兼容不同化学体系，包括低能量密度的磷酸铁锂、钠离子、M3P等，中能量密度的三元电池5系、6系和高镍三元等，以及高能量密度的硅碳负极、半固态等都在应用范围之内。

3、电池容量

电池包电量也可以覆盖44-155kWh范围，从A0级小车到D级大车都可以应用，非常灵活。

要知道，上汽集团非常庞大，以后需要兼顾的电动产品会非常多。因此，这种可以在电池高度、化学成分、电池容量等灵活自由排列的电池组，能够进一步满足不同的产品需求。

那么，魔方电池又是如何做到可以自由排列组合呢？答案就是“躺”！

能够“躺平”的电池

目前，在市面上大多数品牌的电池都采用了铝壳方形电芯，而它们大部分都采用传统的立式布局，但魔方电池相比它们而言，则采用了全新的躺式布局。简单来说，就是将电芯横着平铺在电池包里。

这种躺式布局的好处就是可以带来更好的集成化优势，这也是魔方能够自由排列组合的一个重要原因。

对此，朱军表示：" 其实就像一副扑克牌，原来电池包的电芯是竖着放，现在是把电芯躺下来，占用的空间及接触面就很小。

具体到产品优势方面，躺式布局主要有三大亮点，超高集成度、超长寿命和“零热失控”安全防护。

1、超高集成度

“躺平”的魔方电池，能“躺赢”吗？

“躺平”的魔方电池，能“躺赢”吗？

从视频可以看到，竖放电芯，只有绿色那一块区域是放置电化学的储能材料。但是，电芯躺平后，绝大部分空间都可以用来容纳有效的电化学材料。

这样设计的好处是带来更高的空间利用率，并且结合更大能量密度的电芯，实现更高的能量与重量比。

从表格中可以看到，在不同化学体系电芯对比中可以看到，在50度电的PK中，上汽魔方电池51kWh，三元锂电芯，体积是250L；T品牌55kWh，LFP电芯，体积是341.9L。

而在同体系化学电芯对比，在80度电的PK中，上汽魔方电池77kWh，三元锂电芯，体积是250L；T品牌75kWh，三元锂电芯，体积是341.9L。

综上来看，无论是相同化学体系的电芯对比，还是不同化学体系电芯对比，上汽魔方电池的体积效率转换率都更为出色。

而在重量效率转化率的对比中可以看到，在80度电的PK中，都是三元锂体系，上汽魔方电池77kWh，重量435kg；T品牌75kWh，重量469.5kg；X品牌80.9kWh，重量503kg。

从对比中不难发现，上汽魔方电池在各个容量电池包的重量效率转换率都更为出色。

具体到车型方面，在荣威iMAX8 EV上，搭载了一个90kWh的动力电池组，根据官方数据显示，电池系统能量密度达到195Wh/kg，和行业普遍在170-180Wh/kg比起来，的确有了一定的提升。

要知道，在荣威iMAX8 EV上，采用的电芯为5系电芯，相较于8系电芯更难提升系统能量密度，正是因为独特的布局，使得能量密度有所提升；90kWh的电池，可以给荣威iMAX8 EV提供在CLTC工况下550-570km的纯电续航。

目前，为了提高电池的续航，很多厂家的做法就是提高了电池的容量。而容量的增加，带来的结果就是整车重量和体积的增大，以及还有电池成本的提升。那么，相比单纯的容量提升，魔方电池的做法就是提高能量与重量比。显然，这才是当下电池发展的正确方向。

2、超长寿命

以往立式电芯设计在电芯周围使用了很多强固定，这种强束缚会加速电池老化。主要原因是当电池在充放电的过程中会膨胀收缩，并且随着使用时间的增加，电芯老化的过程中，电芯也会不断膨胀。

这种强束缚会让电芯在充放电过程中内应力不断增加，对电芯寿命影响很大，严重的情况会导致电芯挤压破裂。

那么，魔方电池是如何解决这一问题呢？

上汽工程师表示，魔方电池采用柔性约束的方式，结构主要是通过上下两层薄壁的柔性压板，配合柔性的结构胶来共同对电芯完成这一约束。

这样的做法，相当于为电芯穿上了一件“高弹紧身衣”。我们可以将其理解成为绿巨人的短裤，不管绿巨人变得多大，它的短裤都不会被撑破。

上汽工程师表示，一块64度电魔方电池，其寿命是12年100万公里，循环寿命衰减不超过20%。而如果采用传统立式电芯，要实现同样衰减，其寿命只能做到50多万公里，基本是一半。

讲起来很简单，但实际操作却并不容易。据朱军表示，此前，宁德时代也曾设想过躺式电芯布局，但由于结构与冷却等方面的问题太多，还停留在概念层面。

为此，上汽花了两年多时间，一一解决了躺式电芯布局在设计与制造环节的种种难题。上汽工程师表示，其中最难的地方是如何让结构胶更好的贴合电芯的体积变化？

第一，结构胶受力工况尤为严苛。这是因为结构胶在电芯的不同位置，受力工况完全不同。所以，还需要根据不同的位置和部分，进行不同的设计。

第二，匹配电芯生命周期的变化。在电芯生命后期阶段，电芯的体积会增大，因此这就需要结构胶还要适应电芯的体积变化。简单点来说，之前这套“紧身衣”能够适应100斤的身材，现在到了120斤了，仍然合适，不会破损。

第三，则是高分子材料老化评估。这个很好理解，就是结构胶本身的耐久性问题。

为了解决以上问题，上汽工程师表示，选择和化学行业的龙头公司陶氏化学联合开发了给躺式电芯专用的结构胶。据了解，在整个过程中，共开发测试超过1000款结构胶配方，进行了超过2万小时可靠性验证，最终才确定结构胶配方。

3、更加安全，双针刺不起火

众所周知，热失控也是影响电池安全的一大因素。

所谓的热失控，指的是单体蓄电池放热连锁反应引起电池自温升速率急剧变化的过热、起火、爆炸现象。

引发热失控的因素很多，总的来说分为两类，内部因素和外部因素。

内部因素主要是：电池生产缺陷导致内短路：电池使用不当，导致内部产生锂枝晶引发正负极短路。

外部因素主要是：挤压和针刺等外部因素导致锂离子电池发生短路；电池外部短路造成电池内部热量累积过快；外部温度过高导致SEI膜和正极材料等发生分解等等。

不管怎么说，一旦引发热失控，就会对车内乘客带来一定安全问题。这是因为立式电芯喷发口向上，同时一般的电池上盖的强度并不大。因此，高温高压的危险废气很有可能会直接冲击到电池的上盖板。虽然这个部分是有加强以及泄压通道设置的，但确实离我们的脚很近。

但是，魔方电池就很好的解决了这一问题。根据上汽工程师的介绍，它使用了预、导、卧、隔、疏5大技术保驾护航，将热失控危机扼杀。

1、预：7*24h远程监控体系，自学习功能使热失控可提前监测，防患于未然；

2、导：提前散热系统，远程监测到热失控，酝酿期即开启最大功率散热；

3、卧：这点是重中之重！

独有躺式排布电芯设计的一大好处就是，电芯的喷发口不再向上，而是侧向喷发到底部托盘结构上。并且，躺式排布电芯设计能够降低电芯之间有效接触面积，减小热传递通道。

4、隔：根据上汽工程师的介绍躺平电芯各个电芯两侧有绝热材料，背靠立式的冷却结构，而在电芯之间，除了冷却板之外还有结构板，加上电芯两侧的绝热材料，总共有三种冷却结构，从而实现电芯之间更好的热失控管理。

5、疏：自动泄压防爆阀，主动泄压，释放电池包内压力，使过热气体降温，防止气体喷射。

除了热管理系统优秀外，根据上汽工程师透露，魔方电池成功挑战双针刺实验，在钢针刺入电池包触发热失控后，被刺的电池包出现冒烟现象，但没有起火、爆炸，也没有出现热蔓延现象。

不过，目前上汽并没有公布针刺实验的详细细节，被针刺的电池是磷酸铁锂还是三元锂电池也并不清楚。希望上汽方面未来能做一些现场针刺的直播活动，既能展示自家电池技术的安全性，同时也能让更多人信服。

推动换电模式的发展

朱军表示，魔方电池包的外围设计都是一样的，包括高低压连接、冷却连接、统一吊装位置、以及固定位置等。

基于这样的相同设计预埋，意味着魔方电池包能够实现快换与互换。所谓快换，就是换电。所谓互换，比如把51度电池包换成77度电池包。

总结来说，未来采用魔方电池的产品都可以像蔚来汽车一样，实现快速换电以及电池升级。

要知道，换电带来的优势，不单单只是提高了补能效率而已，同时换电还有4个不容忽视的优势：

1、换电能够更好的保证电池安全。

蔚来能源高级副总裁沈斐此前表示，在换电体系内，蔚来可以在第一时间发现电池的微小瑕疵，通知车主到换电站更换。只需要4 分钟，就可以解除安全隐患。

但是，对换电车来说很简单的事情，对充电车就非常麻烦：先通知车主把车开到4S 店、给他们找代步车、把电池拆下来检测、再装回去、通知车主来取。类似于燃油车的一次召回流程。

2、为用户带来更加灵活的电池升级方案。

换电企业通过增加电池能量密度或者大小的方式来提升续航。同样，宁德时代巧克力电池块也可以让用户自由选择续航大小。

蔚来已经将这样的设想付诸现实。比如，蔚来支持70kw 电池包升级到 100kw ，用户可选择一次付 5.8 万元，永久性升级；也可以按年（7980 元）、按月（880 元）灵活升级。

而充电车上，电池与底盘固定，一次买断之后，电池续航就终身固定。随着电池的使用年限增加，电池衰减还会使车辆的续航不断降低。

3、换电提供了全新的商业模式。

蔚来现在正在做的Baas电池租赁方案。其75kw 电池包初始降价金额为 7 万元，此后的电池月租为 980 元；100kw 电池包，租金和一次性买断的价格更高。

根据上汽工作人员的透露，在推广策略方面，未来魔方电池也会采用可买、可租、亦可升级等方案。

4、提升电动车的残值率。

因为采用电池租赁方案的车型不需要考虑电池衰减问题。理论上比充电车拥有更好的估值。

综上，换电不仅是提升电动车的补能效率这么简单，同时具备提升电池安全性、可换可升级，以及提升二手车保值率等优势和特点。而这些恰恰又是目前纯电动车市场的痛点。

电驹小结

一方面，魔方电池技术不仅能够有效控制热失控这样的安全隐患，甚至还能做到双针刺不起火、不冒烟，极大提高了电池的安全性。同时，凭借结构自由化，和支持快拆技术等特点，亦能够实现可换可升级的模式。可以说，魔方电池的出现，不仅将推动换电模式的发展，甚至也会加速纯电动车的普及。