上汽魔方电池技术1百万公里与零热

在《哇！这款电芯竟然是躺着放》文章中，我们探讨了上汽一款电芯横向平躺排放的电池包，现在我们知道了它的正式命名，上汽称之为“魔方”电池。

魔方电池是一种CTP技术，整体的布置自上而下的构成为：上盖、电芯专用压板、CCS组件、躺式CTP电芯组、立式冷却组件、黑色的隔热绝缘结构（推测）、下箱体。

得益于它的躺式电芯设计，魔方电池其中一个突出的特点是：超长的寿命，根据上汽的说法，最长的为64kWh的电池包，可以达到12年，万公里；同时，可以实现“零热失控”的安全防护。

对于超长寿命，上汽有5个技术要点：

（1）独特的电芯电解液引流技术，关于这一点，我们在之前的文章也有谈到，由于电芯平躺着布置，相对于立式电芯的方案，它有很多问题要解决，包括电解液泄露、浓度问题、隔膜压力等；魔方电池能够量产，说明这些问题基本已解决，但上汽没有透露出更多的信息，或者电芯层面的挑战由宁德时代来解决；

（2）压力自适应管理系统；（3）保障电芯全生命周期最优压力设计。这两点是上汽重点突出的，怎么来理解呢？

对于一般的立式电芯布置，无论是模组技术、绑带式模组技术，还是真正意义上的CTP，电芯两个大的端面，都会受到一个固定强束缚，起到一个预紧力的作用。模组的话，主要通过端板结构件+侧板/绑带来实现，CTP的话，主要通过箱体上的纵横梁结构件。这个力就关系到电芯的寿命，通常它有一个合适的范围，不能太大，也不能太小。固定式的这种预紧，它的主要问题在于，随着充放电的进行，电芯会不断地膨胀，而立式的设计，一般来说，都是多个电芯，十个或几十个，在膨胀累积的情况下，会让所有电芯承受较大的力，这让电芯的循环寿命大受影响。

而魔方电池由于是采用躺式的设计，在电芯大面上，最多是两个电芯叠加，这让它的膨胀力累积效应基本可以忽略；另外，上汽设计有一个“弹性自适应束缚”，我的理解是它这个约束结构是可以变动的，以便让对电芯的压紧力保持在一个稳定的水平。

但就这一个自适应结构，就让电芯的寿命大幅增加，根据上汽的说法，如果同一款电芯在立式的条件下可以达到50-60万公里，那采用这种躺式自适应结构，便可以实现万公里。这是个测算的结果，还需要在实际使用过程中来验证。

这个万公里目前仅针对魔方的64kWh电池包，其他的会各有相应的减少，比如77kWh这款包，上汽给的质保是8年，66万公里（衰减不超过20%）。

接下来看，“零热失控”防护是如何实现的。概况来说，

（1）单个电芯热失控，最多影响上下层的另外一个电芯，大幅减少了受影响电芯的数量；这个通过隔热阻燃垫+PACK层级的结构件来实现。

对于同样数量的电芯，躺着布置的电芯，在达到同样阻燃效果时，比立式布置的电芯节省所用的材料。

上述的黑色隔热阻燃垫对每两个电芯之间在轴向建立起来了防护，剩下的还有前后端的横向防护、电芯大面的上下空间防护。

对于前后端的横向防护，上汽通过两根纵梁+3根水冷板来实现，即对于电芯的端面，它要么是正对着纵梁，要么是对着冷板。根据前文的分析，在纵梁或箱体边框与电芯端面之间，会再布置隔热阻燃材料。

对于电芯大面的上下空间，除了箱体和电芯压板，可能还需要布置相应的防护材料，像云母板之类。

（2）上述的几个纬度的结构布置，基本上就把每两个电芯隔离起来了，使得电芯在热失控时，控制在两个电芯范围内。在系统层级，还有些必备的配置，像防爆阀。

魔方电芯的寿命和热失控安全，可以说最大限度地利用了躺式电芯的特点，我们将在明天重点探讨它的集成效率。