近期，NCM811動力電池成為媒體焦點(diǎn)。不過理由并不光彩——在接二連三的自燃事件中，811電池牽涉其中，讓人懷疑其安全性。

就在811電池風(fēng)波中，一款應(yīng)用這一電池的純電動車型發(fā)布了。這家車企毫不避諱，大方介紹它采用了寧德時代的NCM811電池，似乎根本沒有聽到風(fēng)言風(fēng)語。

華晨寶馬iX3采用了寧德時代NCM811電池

這個車型是iX3，來自華晨寶馬。9月13日，這款車在沈陽華晨寶馬工廠完成了首秀。第二天，華晨寶馬還展示了生產(chǎn)iX3動力電池模組和系統(tǒng)的動力電池中心二期，為它舉辦了開工儀式。

寶馬的淡定和信心來自哪里？

在iX3發(fā)布和動力電池中心二期開工儀式間隙，《電動汽車觀察家》參觀了811電池的模組、系統(tǒng)產(chǎn)線，并和華晨寶馬動力電池專家進(jìn)行了交流，了解了iX3電池模組和電池包的設(shè)計(jì)、驗(yàn)證和生產(chǎn)的細(xì)節(jié)。

iX3不是寶馬第一款采用811電池的車型，此前寶馬X1插混里程升級版、5系插混里程升級版，都采用了811電池。目前，我們還沒有看到1起寶馬采用811電池的新能源汽車起火事件。iX3再次采用811電池，也說明寶馬對這一電芯安全性的認(rèn)可。

高比能的811電池，如同烈馬，寶馬到底是怎樣駕馭它的？

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811：高比能帶來應(yīng)用難度

所謂811電池，指的是正極材料中，鎳鈷錳的配比為8:1:1的三元電池。

由于電池的能量密度和鎳的含量成正比，811電池可以帶來比較高的能量密度。

以寧德時代的NCM811電池為例，其2019年上市的NCM811/石墨體系電芯，單體能量密度超過240Wh/kg。這比磷酸鐵鋰電芯密度要高40%以上，比一般的三元電池也要高15%以上。

電池單體能量密度提升，能幫助提升電池包的能量密度，繼而提升車輛的續(xù)航里程，緩解消費(fèi)者的里程焦慮。

采用811電芯之后，寶馬第5代動力電池包能量密度提升，續(xù)航更長

因此，811電池很早就成為全球動力電池企業(yè)攻關(guān)的方向，但是因?yàn)樗陌踩詥栴}，一再推遲其量產(chǎn)應(yīng)用時間。LG化學(xué)、SKI原計(jì)劃2018年推出用于電動汽車的NCM811電池，但是后來推遲了。目前，國際上NCM811的方形和軟包電池，還沒有大規(guī)模的推廣。

811電池的應(yīng)用難度是多個維度的。首先是電芯生產(chǎn)。NCM811材料受其高鎳含量、表面殘堿高、熱穩(wěn)定性差等因素的制約，對正極材料生產(chǎn)廠家及電池企業(yè)的生產(chǎn)制造環(huán)境及技術(shù)水平，提出了更高的要求，限制了811電池大規(guī)模商業(yè)化。

其次，811電池的模組和電池包設(shè)計(jì)。電池的安全性是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，由于單體性能的變化，模組、系統(tǒng)乃至整車，應(yīng)該做出有針對性的設(shè)計(jì)，在生產(chǎn)過程也要提升要求。模組、系統(tǒng)和整車生產(chǎn)商能否hold住811電芯？這也是影響811電池應(yīng)用的一個因素。

從近期發(fā)生的811動力電池車輛起火事件看，上述挑戰(zhàn)并不那么容易跨越。

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寶馬：掌控電池核心技術(shù)

寶馬并不自己生產(chǎn)電芯，但寶馬真的懂電芯。

寶馬研究電池，至少已經(jīng)超過十年。2019年11月，為了配合寶馬的全面電動化戰(zhàn)略，寶馬加大了電池研究業(yè)務(wù)，啟用了在慕尼黑的全新電芯技術(shù)中心。

寶馬這個電芯技術(shù)中心是玩真的。這個電池中心里，不僅有各種實(shí)驗(yàn)室，對電芯做分析研究，包括電芯幾大主材、電芯基本工藝和封裝模式；而且，這個電池中心還有一個電芯的原型生產(chǎn)線，能夠同時生產(chǎn)硬殼和軟包電芯。

寶馬電芯技術(shù)中心電芯原型生產(chǎn)線的涂布工藝

對于不斷涌現(xiàn)的新電芯技術(shù)，寶馬集團(tuán)的做法是自己做一下試試，從而確定是否可以大量生產(chǎn)。

比如，他們就在這里做了811原型電池的生產(chǎn)。由于高鎳正極材料對生產(chǎn)環(huán)境的溫度和濕度要求極高。在涂布、切片等工位，產(chǎn)線上的工人有時必須穿著全身包裹的特殊制服，以避免人體干擾環(huán)境，兩個小時就得休息一次。

這樣電芯中心的存在，讓寶馬不僅了解電芯，而且了解生產(chǎn)的難點(diǎn)，在管理供應(yīng)商方面得心應(yīng)手。而且，這為寶馬后期做電池模組和系統(tǒng)，奠定了基礎(chǔ)。他們不僅了解電池的長處，也了解電池的短處。而模組和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，必須取長補(bǔ)短。

“寶馬自己要掌握核心科技，核心科技是什么？就是電芯的能力。”華晨寶馬電池專家表示。

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全方位安全設(shè)計(jì)

寶馬在應(yīng)用811電池上，已經(jīng)不是生手。

2019年3月，寶馬X1插電式混合動力混合動力里程升級版上市，采用了811電芯。這是全球第一個應(yīng)用量產(chǎn)811電池的車型。后來，寶馬5系插混里程升級版也采用了811電芯。

這兩款車的電池包，是寶馬第四代動力電池設(shè)計(jì)。

從iX3開始，寶馬開始應(yīng)用第五代動力電池技術(shù)。后續(xù)寶馬純電動車型i4，iNext，也將采用第五代動力電池技術(shù)。

從參數(shù)看，第五代動力電池做出來的電池包，有點(diǎn)其貌不揚(yáng)：搭載總電量74千瓦時，不算很多；整包能量密度154瓦時/千克——一點(diǎn)都不像811電芯做出來的電池包。要知道，國內(nèi)很多車企用普通三元電池，已經(jīng)做出了160瓦時/千克甚至180瓦時/千克的電池包。

iX3的電池包結(jié)構(gòu)圖

采用811作為第五代動力電池的電芯，寶馬自然也有能量密度的考慮。但是，能量密度不是唯一、也不是第一的考慮因素，而是均衡考慮安全性、功率、能量密度等多項(xiàng)性能。

綜合考慮之后選出來的811電芯，寶馬必須輔之以足夠的安全設(shè)計(jì)。

華晨寶馬電池專家介紹，在動力電池安全上，寶馬的理念是以全方位機(jī)制保證安全，既包括電池結(jié)構(gòu)安全，也包括電子電器安全。我印象深刻的有三大方面。

第一個方面是絕緣的設(shè)計(jì)，也是貫穿電池包全流程。

在電芯層面，我們看到所有的電芯在進(jìn)入模組生產(chǎn)線之前，會被噴涂上一種藍(lán)色絕緣材料?？瓷先?，就和很多電池廠用的藍(lán)膜包裹一樣，只是寶馬采用了噴涂方式。

到模組層面，首先電芯與電芯之間貼了一層黃色的絕緣膜，此外，還有個黑色的隔離墊。加上噴涂的藍(lán)色絕緣材料，相鄰的電芯之間，有3層間隔。

電芯上加貼黃色絕緣膜

在電池包層面，同樣也有充分的絕緣設(shè)計(jì)。這方面，華晨寶馬電池專家主要提及電池包當(dāng)中諸多低壓、高壓線束、電子電器件、接插件的絕緣設(shè)計(jì)。從肉眼看，最主要的就是它們所用的線束的絕緣包皮和接插件包裹，都是很厚實(shí)的。

寶馬電池包當(dāng)中，線束和電子電器件的集成設(shè)計(jì)，也避免了諸多線束可能導(dǎo)致的短路、過熱或者松動摩擦等隱患。

以電芯溫度采樣為例，寶馬并沒有對每一個電芯做溫度采樣，而是一個模組設(shè)置2個溫度采樣點(diǎn)和1個備用采樣點(diǎn)，然后通過算法來計(jì)算各個電芯的溫度。這種設(shè)計(jì)減少了密密麻麻的低壓線。

第二個方面是熱管理。

首先是冷卻系統(tǒng)。電池的冷卻系統(tǒng)負(fù)責(zé)保證電池包在合適的溫度下工作。這套冷卻系統(tǒng)是液冷系統(tǒng)。兩列模組之間，布置了黑色管道，就是冷卻液的管道。每一個模組下方，都有一塊冷卻板。冷卻板內(nèi)有冷卻管布置，冷卻液從一側(cè)進(jìn)入，繞板一周，再從另一側(cè)出去，回到模組間的冷卻管路，也就帶走了冷卻板上方模組的熱量。

iX3采用了熱泵系統(tǒng)，熱泵與電池包熱管理系統(tǒng)融合，能協(xié)同解決整車和電池包的熱管理的需求。另外，和很多電動汽車完全封閉格柵不同，iX3看似完全封閉的雙腎之下，其實(shí)留有進(jìn)風(fēng)口。雙腎下有可變進(jìn)氣格柵，用于給它后面的水箱做風(fēng)冷。而水箱最終也為電池包里的冷卻液降溫。

其次是熱失控防護(hù)。一旦要是發(fā)生電芯熱失控，系統(tǒng)也要做防護(hù)。在電池包層面，位于車輛后部的位置，設(shè)有4個防爆閥，可以在電池包發(fā)生事故時，釋放壓力。另外，電池包上蓋是纖維強(qiáng)化復(fù)合防火材料，耐高溫，可以防止電池包內(nèi)的溫度或者火焰向駕駛艙蔓延。

第三個方面是機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。iX3電池包密度154瓦時/千克，而電芯能量密度卻高達(dá)243瓦時/千克，成組效率低得不像話。成組效率低的一個原因是，iX3的電池包不是單純的電池包。

華晨寶馬電池專家說，第五代電池包不再是底盤的附屬品，而是已經(jīng)承擔(dān)了底盤的一部分架構(gòu)?！氨热缯f它的剛性。”

iX3的電池包，在前底盤護(hù)甲上用的是5系鋁合金，在防側(cè)撞的強(qiáng)化梁、防碰撞吸能側(cè)邊型材、增強(qiáng)箱體強(qiáng)度的橫隔板、高強(qiáng)度底板、后底盤護(hù)甲和接插件保護(hù)板上，用的都是6系鋁合金。6系鋁合金的剛度很大，已經(jīng)被廣泛用于汽車部件。

iX3電池包大量采用6系鋁合金

除了大量采用剛度大的鋁合金，iX3的電池包還與車體結(jié)構(gòu)化集成，形成堅(jiān)固的籠體，無論是前后的碰撞還是側(cè)向碰撞，都有受力傳導(dǎo)或者加強(qiáng)防護(hù)的設(shè)計(jì)，避免電池包里的模組受損。

這種電池包與車身、底盤融合的設(shè)計(jì)，使得“車輛底盤更低，重心更低，動力性更好?！?華晨寶馬電池專家說。

再仔細(xì)看iX3的電池包結(jié)構(gòu)，留足了車輛碰撞時可能對電池包造成沖擊的部分。比如在電池包的側(cè)向，電池模組和電池包外殼體之間，還留有1拳的空間。一旦發(fā)生側(cè)碰，側(cè)邊留有充分的吸能空間，不會讓外力直接傳導(dǎo)到電池模組。

除了這三方面，寶馬還有智能軟件實(shí)時監(jiān)控電池狀態(tài)，確保電池包功能安全。

從這些設(shè)計(jì)來看，寶馬對811電池的特性有充分認(rèn)識，在絕緣、熱管理、結(jié)構(gòu)和監(jiān)控上層層設(shè)防，用其長，也避其短。

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全面驗(yàn)證和嚴(yán)格生產(chǎn)

設(shè)計(jì)歸設(shè)計(jì)，效果能否保證，還要用測試來驗(yàn)證。

華晨寶馬電池專家介紹，從電芯到模組、電池包，再到整車級別，華晨寶馬研發(fā)中心要做128次機(jī)械測試，994次軟件功能測試。如電池包火燒、海水浸泡、碎石沖擊、針刺熱擴(kuò)散、振動測試、跌落試驗(yàn)、撞擊測試等。

這款從沈陽工廠生產(chǎn)的純電動汽車，要銷往全世界，因此也要符合全球標(biāo)準(zhǔn)。iX3不僅符合國標(biāo)，也符合歐盟、ISO、IEC、UL等標(biāo)準(zhǔn)。

設(shè)計(jì)、檢測都沒問題，寶馬還需保證量產(chǎn)供應(yīng)的產(chǎn)品符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

華晨寶馬沈陽動力電池中心二期，能看到寶馬多年汽車制造經(jīng)驗(yàn)，再加上先進(jìn)工藝應(yīng)用帶來的生產(chǎn)質(zhì)量和安全性保證。

華晨寶馬沈陽動力電池中心二期

按電池中心二期的生產(chǎn)流程來說，第一步，在進(jìn)入生產(chǎn)線開始，寶馬要先給電芯“洗澡”，用等離子和激光清洗，這樣可以避免一些雜質(zhì)混入模組或者系統(tǒng)中，引發(fā)短路等問題。

電芯等離子清洗流程

第二步，模組生產(chǎn)線，寶馬實(shí)現(xiàn)了100%自動化生產(chǎn)，再輔以智能光學(xué)檢查等先進(jìn)的“工業(yè)4.0”技術(shù)，品質(zhì)的可靠性和一致性當(dāng)然比人工要高得多。

華晨寶馬動力電池中心二期模組生產(chǎn)線

模組質(zhì)量檢測流程

第三步，電池包生產(chǎn)線，由專業(yè)動力電池技術(shù)人員將電池模組與連接件、控制單元以及冷卻單元一起整合在鋁制外殼中，組裝為完整的動力電池包。電池包生產(chǎn)線上還集成了100%在線泄漏和高低壓檢測，以確保最高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

華晨寶馬動力電池中心二期電池包生產(chǎn)線

經(jīng)過這樣采用先進(jìn)工藝制造、嚴(yán)苛在線檢驗(yàn)的生產(chǎn)流程后，電池包才會被組裝到iX3車輛上，并送往全球各地的消費(fèi)者。

“用同一顆電芯來做同一個事情，但并不代表最終的結(jié)果是一樣的?！?nbsp;華晨寶馬電池專家說，“安全必須從電芯到模組到電池包，甚至整車，整套貫穿下來?！睆碾娦静牧涎芯块_始，到電池包的生產(chǎn)，寶馬是全流程掌控電池品質(zhì)和安全的。

“供應(yīng)商負(fù)責(zé)電芯層面安全，我們負(fù)責(zé)模組層面、電池包層面的安全和整車層面的安全。這些加起來，才是我們安全體系的保障?！?nbsp;華晨寶馬電池專家總結(jié)說。

811電芯要用好，這個理念值得借鑒。（完）

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