电动汽车动力电池组的设计涉足领域较多，其中总的领域有材料、电学、热力学、电化学、机械。细分领域的设计需求包含功率、结构布局、电池组容量、质量、散热、安全性、电池寿命等。

动力电池组设计要求

电池设计研发的前提是必须满足客户和市场的需求。根据用户的反馈和法规的强制要求，电池产品需要通过不断更新迭代才能来达到市场和客户的要求。由于电动汽车大规模的发布，但是仍然会被动力电池技术的水平所限制，电动汽车亟待解决的问题——安全。除了市场上的电动汽车面临低温续航衰减、电池充电时间长、续航里程焦虑等问题。最关键的是电动汽车安全事件数逐渐增加，让动力电池安全问题慢慢成为主机厂/用户/市场的关注点。

目前该车企动力电池组的测试验证项目与电芯相关的关键零部件、电池模组、电池系统三个维度。测试项目可大致分为四类：认可试验、标定试验、拓研试验、虚拟验证四大试验类型，通过实验来验证其安全性。

我们先来从锂电池了解一下其生热原理以及如何预防其起火。

锂电池的生热原理

锂电池在工作时的热量产生源：反应热 / 极化内阻热 / 欧姆内阻热 / 副反应热。

锂电池总生热量为这四部分热的叠加：

反应热：在电池的充放电过程中，锂离子在嵌入和脱出电极时由于电化学反应而生成的热量。

极化内阻热：电流通过锂电池内部时电极电位会偏离平衡电极电位，电池的开路电压与端电压之间的压降产生的热量即为电池的极化内阻热。

欧姆内阻热：当电流通过电池内部时，通过与欧姆内阻所产生的热量，欧姆内阻热恒为正值。

副反应热：电池的自放电、过放电、过充电的过程中发生的反应热，以及电池发生化学反应时电解液分解所产生的热量。

动力电池的安全设计

国内的广汽埃安发布了最新动力电池安全技术—弹匣电池系统安全技术。弹匣电池技核心是从电芯材料 / 电池结构 / 冷却系统 / 电池管理系统四个方面，大幅度提高新能源汽车的动力电池安全性，并且通过针刺试验中未出现起火和爆炸现象来证明其安全性。

1. 超高耐热稳定电芯

从电芯安全角度，弹匣电池在电芯的正极运用了纳米级别的包覆和掺杂技术，并且在保证高镍的正极活性的前提下，又提高电芯的热稳定性。还在弹匣电池的电解液中加入两种新型的添加剂，达到隔膜自修复 / 降低热失控反应产热的效果。根据广汽埃安的官方提供的信息，此项技术竟然使电芯的耐热温度提高了30%，不仅使电芯抵御热失控的能力大幅度提升，而且还提升电芯寿命 / 降低电芯短路风险。

2. 超强隔热电池安全舱

超高耐热稳定电芯是完美的预防作用，那如果在电芯真的出现热失控 / 过热的问题，必须通过电池的结构设计的方法，控制热失控的恶化。这种弹匣电池技术将网状纳米孔隔热材料运用到上壳体，使其可耐1400℃的高温以隔绝热量的传导，同时防止电芯的热失控延伸至周边的电芯，最终将影响到整个电池包。

3. 极速降温三维速冷系统

除了结构和材料的优化，那弹匣电池的全贴合液冷系统 / 高速散热通道 /高 精准的导热路径，使其具备更大的散热面积，其数值提升40%，更高的散热效率，数值达到30%，这有效的控制了电芯的温度，并明显降低热失控后的电芯温度和破坏的程度。

4. 全时管控的第五代电池管理系统

除了结构/材料/冷却系统，在电池状态的检测上，弹匣电池采用了第五代的电池管理系统，它数据采集频率达到每秒10次，且24小时不间断，这比上一带系统提升了100倍，保证电池包的健康状态。特别的是，如果检测发现异常，可立即启动电池速冷系统为电池迅速降温。

5. 弹匣电池的针刺实验

广汽埃安官方通过针刺实验来验证弹匣电池技术的三元锂电池包的安全性，将8mm直径的钢针完全插入满电状态的弹匣电池包。针刺试验中，三元锂电池包只出现短暂的冒烟，在电池发出热事故信号后的5分钟产生的冒烟，未发生起火 / 爆炸现象，针刺实验达到了国家标准GB 38031-2020《电动汽车用动力蓄电池安全要求》的要求。