本文目录一览：
- 1、电动汽车锂电池能量密度提升10倍的希望！量子技术频获重要进展
- 2、“混血”电池是新方向？蔚来发布75kwh三元铁锂电池包
- 3、穿越「无人之境」，别克微蓝的三元锂电池炼成记
- 4、“弹匣”一出，谁与争锋？广汽埃安攻破三元锂电池的关键痛点
电动汽车锂电池能量密度提升10倍的希望！量子技术频获重要进展
量子对于很多人来说，可能是个高深的概念，类似于玄学一样的存在。但是最近连续不断的技术进展证明量子并不是一个没有实际应用的遥远概念，选择了正确的问题，就可以完成有非凡影响力的工作。
目前商用的电动 汽车 锂电池有磷酸铁锂电池和三元锂电池，这两种电池市场已经非常成熟，但能量密度和循环寿命也几乎达到了上限。
未来的电动 汽车 需要更高的续航里程、更快的充电速度及寿命更长的电池，如锂空气电池，其理论能量密度高达11.14kWh/kg；锂硫电池，其理论能量密度为2.6 kWh/kg。
如此高的理论能量密度极具吸引力，但是研发的难度也无比艰巨。只有清楚地了解电池内部化学反应的行为才能知道困难在什么地方，也才有可能找到解决困难的途径。
比如越来越多的研究正在使用高分辨率X射线成像技术来拍摄电池内部的结构来观察电池是如何工作的，旨在找到影响电池寿命的因素从而极大地减缓电池的衰减。
但是X射线成像技术无论分辨率多高，也无法观察到更深层次的微观结构，因此，不论是学术界还是工业界，都逐渐地将目光转向了量子技术。
早在2012年，量子电池技术的概念第一次被提出后，在这十年时间里，陆陆续续的研究证明，这不仅仅只是一个概念，而是正在逐渐变成现实。
最近，工业界有越来越多的 汽车 制造商都投入到研究量子计算中以制造更好、更便宜的电池，量子技术正在逐渐地应用于一个新的变革性行业——电动 汽车 。
如IBM 和梅赛德斯-奔驰的母公司戴姆勒公司的研究人员使用量子计算机对三个含锂分子的偶极矩进行建模，模拟了锂硫电池在运行过程中可能形成的分子的基态能量和偶极矩，以 帮助他们设计下一代锂硫电池 。
进行分子模拟的主要目的是找到化合物的基态——它最稳定的构型。这不是一项简单的任务，因为它需要模拟分子中所有粒子（例如电子）之间的相互作用。只有量子计算机可以做到这一点，它可以帮助研究人员了解电池内部复杂的分子之间的相互作用， 从而找到可以使锂硫电池稳定运行的电池化学材料。
锂空气电池比锂硫电池具有更高的能量密度，因此具有更大的潜在功率和能力。最近，现代车企正与初创公司IonQ合作，研究量子计算机如何为电动 汽车 设计先进的锂空气电池，目的是创造迄今为止在量子计算机上运行的最大的最先进的电池化学模型。
他们利用量子计算来分析和模拟超高能量密度锂空气电池的锂化合物的结构和能量，开发了新的变分量子特征求解器算法，优化用于研究锂化学。
这类算法通常用于量子化学中，例如，模拟分子的基态，即分子能量最少的基态。变分量子特征求解器实际上是混合算法，其中经典计算机完成大部分工作，而量子处理器解决传统机器难以处理的部分问题。
这种模拟分子的目的也是为了找到哪些分子可能对于电池来说是有用的，即通过对电池材料的化学分析，旨在降低锂电池的成本、提高电池的耐用性、容量、安全性和充电行为。
另外，梅赛德斯-奔驰还与另一个量子计算机研发公司Psiquantum合作，使用量子计算机来加速新型高能量密度电池的研发。
目前，新型锂离子电池的开发涉及大量的试验和错误，造成高昂的研发成本。他们使用容错量子计算来模拟当添加不同的电解质时，电解质的分子行为是怎么样的，他们证明了量子计算机可以进行高效的化学反应模拟。
使用容错量子计算，可以在数小时内模拟不可能的电解质相互作用，可以对各种候选分子执行该算法所需的资源和成本进行全面分析，以节省研发投入的资金并加速新型电池的研发。
量子技术正在被越来越多地应用到电动 汽车 电池的研发中，有望加速新型高能量密度电池的开发。
“混血”电池是新方向？蔚来发布75kwh三元铁锂电池包
7月23日，蔚来三元铁锂标准续航电池包（75kWh）正式发布，采用了三元锂与磷酸铁锂电芯混合排布的方式。这款75kWh电池包将替换原70kWh电池包。同时，蔚来发布了全新电池包产品体系：标准续航电池包75kWh三元铁锂电池包，以及长续航电池包100kWh三元锂电池包。
此外，标准续航电池包（75kWh）应用了新一代CTP技术，制造装配简化10% ，体积利用率提升5%，能量密度提升14%，达142Wh/kg。
即日起蔚来新购车用户可以选择三元铁锂标准续航电池包（75kWh）或三元锂长续航电池包（100kWh）。三元铁锂标准续航电池包（75kWh）车型，其售价、BaaS价格等与原三元锂70kWh电池包车型相同。
磷酸铁锂电池的优点是稀有金属使用减少，缺点是低温性能差、SoC估算不准。而三元铁锂电池将三元锂电池和磷酸铁锂电池混合配制在一起，拥有优秀的低温性能，精准的SoC估算以及更高的能量密度。
当然，蔚来还针对新的电池包开发了多项的针对性技术，让这款电池包可以更好的针对目前的 汽车 产品具有适应性。蔚来针对标准续航电池包（75kWh）设计了完整的热管理软硬件体系，使该电池包相比磷酸铁锂电池包低温续航损失降低25%。并且采用了全散热路径物理阻隔技术，针对极冷环境下的热量损失来源，运用了低导热材料及创新的结构设计，有效提升被动保温性能。
在热管理方面，蔚来的耦合电池产热智能热管理技术，结合电池产热动态调整热控制目标，平衡驾驶体验和能耗。为了保障功耗，蔚来还采用了辐射式主动热补偿技术，均匀加热电芯，确保电池包工作温度的同时兼顾能耗。
三元锂和磷酸铁锂电芯的布局：基于蔚来大数据分析，充分利用了三元锂电芯的低温性能优势，实现整包低温性能提升。双体系控制算法：实现了对三元锂和磷酸铁锂电芯低温性能的精准控制，提高了电池系统低温能量效率。
早期蔚来也有使用磷酸铁锂的计划，曾经研发过68kWh磷酸铁锂电池包。但磷酸铁锂相较于三元锂在低温性能和SoC估算方面存在着用户使用体验方面的差距。所以蔚来没有量产此电池包的计划，而是着手研究新的解决方案。历时1年多的研发，诞生了三元铁锂电池包，这使得蔚来成为全球首家将三元铁锂技术量产的车企。
其实对于目前的 汽车 市场电池技术来说，去除对于稀有金属钴的依赖性，是在生产和制造端非常重要的一个环节。蔚来的这个解决方案，结合了目前两大主流电池解决方案的优点，成为了一款相对在各个方面比较平衡的电池包。它针对那些对于电池性能没有特别高要求的用户，并且又降低了成本。是一个目前来说相对合理的解决方案。
穿越「无人之境」，别克微蓝的三元锂电池炼成记
雷锋网按，毫无疑问，动力电池系统是新能源 汽车 电气化技术最关键的部分。同时，随着电动 汽车 市场大门进一步打开，近年频发的电动 汽车 自燃事件也无不在挑动公众的神经。
「如何让电池变得更安全」，成为了各大厂商致力去回答的难题。
8月 20 日，雷锋网有幸前往上汽通用 汽车 动力电池发展中心参观。作为别克品牌“电动化、网联化、智能化、共享化”战略布局的重要落子，别克微蓝 7 和微蓝 6 PHEV 车型的电池组，以及电池组生产线的神秘面纱也由此揭开。
事实上，在 2019 年 4 月，别克就已经正式推出了微蓝 6 纯电动车型，这是别克在中国的首款纯电动产品。不过，当时这款车搭载的电池容量为 35kwh，NEDC 续航里程仅为 301km。
在刚刚过去的 7 月，别克推出微蓝 6 PHEV，搭载别克全新的 eMotin 智能电驱系统。同时期，纯电动 SUV 微蓝 7 问世，基于通用第二代纯电动平台，搭载 55.6kwh 电池组，NEDC 续航里程达到 500km。
不同于大多数车企单纯的向电池供应商购买电池进行组装，上汽通用 汽车 更偏向于深度参与电芯开发的方式，与电池供应商长期合作开发电池。
比如，上文所提到的别克微蓝7和微蓝6 PHEV选用的三元锂电芯，均在LG化学的技术基础上进一步优化了配方与设计，从而使电池的能量密度更高，寿命更长。
微蓝7（左）和微蓝6 PHEV（右）搭载新一代模块化高性能三元锂离子电池组
从某种程度上来说，温度异常是电池安全事故的最大的诱因之一。
对此，别克微蓝7和微蓝6 PHEV动力电池系统采用了通用 汽车 专属的电芯级智能温度管理系统，并根据两款车各自的结构、造型、性能和其他需求进行了度身定制。
微蓝7的每两片电芯间会布置一块导热片，导热片直接与电池组底部的水冷结构相连，可根据电池工况实现主动冷却或加热。电池组底部的水冷结构进出水管采用双流道蛇行设计，更利于电池模组的温度管理。而且，别克微蓝7的电池组还在电芯间使用泡棉隔绝散热，缓解电芯后期充电时膨胀，从而引发安全隐患。
微蓝6 PHEV电池组则采用了通用 汽车 专利的片层液冷技术，每两个电芯之间都夹有带毛细液冷管道的导热片，厚度仅为0.2毫米，冷却液在毛细管道里流动可加快热量的传导。
微蓝 6 PHEV 电池组冷却片
据介绍，这两款电池组的温度适应范围均在 -35℃~55℃。
在用材方面，微蓝7和微蓝6 PHEV的动力电池应用轻量化复合材料，因此电池包的造型比较紧凑轻薄，IP67级密封设计则可保证防尘，以及车辆在涉水时的电池组安全运转。
微蓝 7 电池包底部还采用带加强筋的钢制托盘设计，减小碰撞给电池组带来的伤害。整体车身方面，微蓝7采用高性能BFI一体化车身结构，高强度钢材应用比例高达78%，这也在很大程度上保护了电池包的安全。
通用 汽车 中国前瞻技术科研中心-电池实验室
在全天的参观中，雷锋网一共实地走访了两个地点——通用 汽车 中国前瞻技术科研中心-电池实验室和上汽通用 汽车 动力电池系统发展中心-微蓝7和微蓝6 PHEV电池组生产线。
首先来说说电池实验室。通用 汽车 在美国和中国都有独立的电池实验室，当中设立了自己的电池试制生产线，用于电池原型开发和各类型的试验认证。在每一款电池投放市场前，通用 汽车 会在电池实验室里进行 3-5 年的电芯验证与测试。
据工作人员介绍，通用 汽车 在 10 年前就已开始对电池实验室进行投入。如今，微蓝7和微蓝6 PHEV的电池可在此通过挤压、碰撞、浸泡、火烧、过充、过放、短路、盐雾等10余类极限试验。此外，电池组还会经历涵盖机械、热力学、电气、寿命、性能等各个方面百余项系统与整车测试。
上汽通用 汽车 动力电池系统发展中心则于 2015 年在上海浦东金桥成立，是通用 汽车 全球第二家及北美之外第一家电池装配中心。
上汽通用 汽车 动力电池系统发展中心
别克微蓝7和微蓝6 PHEV搭载的新一代模块化高性能三元锂离子电池组，正是在这里完成组装生产。
电芯堆垛和电池模组装配过程中，电芯和模组的上料、装配、运输和电池模组测试的全线工艺操作全部由机器人或机械手智能完成，自动化率达到100% ；而且，机器人每一次的上料/下料/搬运过程中精度在0.1mm以内。
据工程师表示，整条生产线下来人工检验员的数量并不多，而且，他们只负责对机器的误操作进行纠正。不过，这两条生产线现阶段并不忙碌，在雷锋网探访的当天下午甚至是「停工」状态。
通过数字化技术的应用，微蓝7和微蓝6 PHEV的关键零部件，不仅在装配过程中实现了数据实时采集、监控和预警，还通过完备的产品信息追溯系统，拥有各自的“身份证”。
比如，经过了全线无误的操作的电芯外包装上会打印一个二维码，只有这些带有二维码的电芯产品才能下线，而且，通过扫描二维码还能对该电芯进行精准溯源，追溯产品在何时何地经过何人之手。
另一个技术亮点是超声波焊接。工程师向我们解释道，使用超声波技术来焊接电芯极耳无熔焊缺陷，而且不会对铝、铜等半导体等材料引起高温污染及损伤，减弱了极耳撕裂风险。
超声波极耳焊接
具体来说，该项技术由工业机器人在视觉系统引导下准确定位，自动操纵超声波焊接头，完成电芯正负极极耳的焊接，使电池模组形成通路。此外，针对不同的材料，可以采用不同的超声波焊接技术。
除电芯之外，模组和电池组的安全测试的评估也不容忽视。为了确保别克微蓝 6 PHEV 的片层液冷导热片和微蓝7的液冷回路系统中没有漏点，模组装配线会采用质量流量法进行泄露测试，提高测试精度、缩短测试时间。
模组焊接质量检测方面，若设备焊接存在虚焊、漏焊等情况，则由人工补焊对该点位进行补焊。正如工程师此前所说的：
事实上，通用 汽车 在新能源上的投入远不止于此。
早在 1996 年，通用 汽车 就推出了纯电动车型 EV1，这款车让通用 汽车 成为了电动 汽车 领域真正意义上的先驱，但由于时机不宜，市场环境不成熟，在随后十余年里，通用 汽车 基本上「放弃」了电动 汽车 。
尽管近年来，通用 汽车 开始加大对纯电动 汽车 的研发投入，但仅仅只是从去年发布的别克微蓝 6 而言，NEDC 续航里程仅为 301km，4 个月后，通用 汽车 再次推出了微蓝 6 纯电动版的新增车型，搭载续航里程也增加至 410km——在电动 汽车 已经成为主流的今天，不少造车新势力已经突破了 600 公里续航，微蓝 6 在这一方面并不具备什么竞争力。
不过，通用 汽车 最近已经宣布推出 Ultium 电池系统和第三代全球电动车平台，别克微蓝 7 和微蓝 6 HEVP 也搭载了全新一代模块化三元锂电池组——通用 汽车 也算是迈出了好的一步。
“弹匣”一出，谁与争锋？广汽埃安攻破三元锂电池的关键痛点
从比亚迪的“刀片电池”，到广汽埃安的“弹匣电池”，近年来，中国新能源军团在动力电池技术方面的突破，总能让人惊喜不断！
3月10日，广汽埃安正式对外发布了品牌旗下自有知识产权的新一代动力电池安全技术——弹匣电池系统安全技术（以下简称“弹匣电池”），并宣称在行业内首次实现了三元锂电池整包针刺不起火，彻底攻克了全行业公认的技术难题，将三元锂电池的安全性能推上了一个全新高度。
广汽埃安发布的弹匣电池系统的内部结构示意
广汽埃安给这套新技术起了个十分形象的名字——弹匣电池，可以让你很轻易地联想到弹匣里的每一颗子弹，虽然被激发之后的杀伤力十足，但在那之前又可以确保每一颗子弹“安全稳定”。
事实上，最近两年新能源 汽车 行业已经基本搞定了“里程焦虑”（北方寒冷冬季的续驶里程缩短问题还有待攻坚），然而从大规模商推到现在，几乎从没有停过的新能源车自燃事故，成了行业内外最让人挠头的核心痛点。
要解决电池的安全问题，就必须从动力电池的技术根源出发。目前，全球范围内投入大规模商用的电池技术无非“两大流派”：一是主要由比亚迪掌握的磷酸铁锂电池技术及其去年推出的升级版——“刀片电池”；二是全行业广泛使用的三元锂电池技术。
磷酸铁锂电池有着行业公认的长寿命、低成本，以及更好的安全性，但它能量密度不高，因此多在中低续航里程的车型中应用；三元锂电池能量密度高、整车电耗低，单位能量的前提下质量也更轻，在中高续航车型中应用广泛，但其安全性始终没有得到有效解决，起火甚至爆炸的事故频发。
弹匣电池由广汽研究院、广汽硅谷研发中心、世界顶级电芯专家领衔开发，包含80多项专利
在过去我们所看到的新能源车自燃案例中，电池自燃多数是由于电芯出现内短路，导致局部温度升高、电芯内部反应过热并最终导致热失控蔓延到整个电池包所致。鉴于此，弹匣电池把每个电池包里的N个电芯都单独做成了“子弹”，彼此之间既密切相连，又相互独立。
从官方给出的资料看，这套弹匣电池系统可以理解是专门提升动力电池安全性的技术，“防止电芯内短路，短路后防止热失控，以及热失控后防止热蔓延”的软硬兼施的一整套安全技术解决方案。其包含了四项核心技术：
一、超高耐热稳定的电芯。电芯通过正极材料的纳米级包覆及掺杂技术的应用，有效提升热稳定性，防止热失控；应用新型电解液添加剂，实现SEI膜的自修复，改善电芯寿命，降低电芯短路风险；高安全电解液，通过特殊电解液添加剂，在加热至120 以上时，在活性材料表面自发聚合形成高阻抗特性聚合物膜，大幅降低热失控反应产热。这些关键技术的应用，使电芯的耐热温度提升了30%。
二、超强隔热的电池安全舱。通过网状纳米孔隔热材料和耐高温上壳体，弹匣电池构筑了超强隔热的安全舱，最终实现三元锂电芯热失控不蔓延至相邻电芯。同时，电池包上壳体能耐温1400 以上，从而有效保护电池整包。
三、极速降温的速冷系统。通过全贴合液冷系统、高速散热通道、高精准的导热路径的设计，弹匣电池实现了散热面积提升40%，散热效率提升30%，有效防止热蔓延。
四、全时管控的第五代电池管理系统。通过采用车规级最新一代电池管理系统芯片，可实现每秒10次全天候数据采集，相比前代系统提升100倍，以24小时全覆盖的全时巡逻模式，对电池状态进行监测。发现异常时，立即启动电池速冷系统为电池降温。全时巡逻模式和异常自救的应用，重新定义了三元锂电池主动安全的标准。
广汽埃安表示，除了有效解决三元锂电池的安全隐患外，搭载“弹匣电池”的电池包相对于目前在用的同类普通电池包，不仅体积能量密度提升9.4%，重量能量密度提升5.7%，成本也下降了10%。这样的突破，无论对于广汽埃安还是全行业来说，都具有高度的意义！
“弹匣电池”将很快应用在广汽埃安现有和即将推出的新车上
去年，比亚迪以“刀片电池”解决了动力电池的安全隐患，并大幅提升磷酸铁锂电池的能量密度。今年，广汽埃安以“弹匣电池”彻底扭转了三元锂电池的安全痛点，且降低了电池成本。虽然这两种技术路线孰优孰劣尚没有最终定论，但随着企业的不断努力，全行业正在良性竞争的轨道上加速迈进，这对于新能源 汽车 的发展而言，是莫大的幸事。
