【導讀】對電動汽車而言，安全永遠是第1位的。從今年的各種政策、規(guī)范和標準，國家也正是這樣的一種思路導向，首先要保證安全性，在此基礎(chǔ)上，會進一步對相關(guān)的其他性能提指標，如能量密度等。
盡管豐田在今年才宣布要正式開發(fā)純電動汽車，不過這個臨國的汽車巨頭其實在鋰電池方面的研究還是很有一套，并且應該很有效果，值得琢磨下。
豐田自1997年率先量產(chǎn)其混合動力汽車Prius以來，便一直在混合動力汽車市場占據(jù)絕對的領(lǐng)導地位，2003、2009年又發(fā)布了Prius二代和三代，不過都是使用的NiMH電池。
直到2011年P(guān)rius Alpha，開始使用鋰電，此時的鋰電池為一代鋰電池。
在2016年，第4代Prius，豐田開始使用最新的二代鋰電池。
在鋰電池的研發(fā)上，豐田的思路是：第1代鋰電池解決安全可靠性問題，尤其是強調(diào)電芯的自身的安全性；第2代鋰電池，強調(diào)更好的性能，高能量密度，高功率。
影響鋰動力電池的風險因子，豐田分析包括：過充、外短路、碰撞、內(nèi)短路。
對于過充，系統(tǒng)層面，采用雙檢測系統(tǒng)，同時對電芯和模組的電壓進行檢測；對于外短路，系統(tǒng)層面主要是通過電流關(guān)斷系統(tǒng)和主回路保險絲方案。
電芯層面應對過充和外短路主要思路是，當達到一定溫度時，能自動切斷電流，這主要是通過對材料、電極和結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。
對于碰撞，總的思路是通過車身和電池包本身的結(jié)構(gòu)強度來進行防護，而在電芯層面，豐田是下了一番工夫研究，采用了“隔熱層”（Heat Resistant Layer，HRL）設計。HRL也被用來應對電芯的內(nèi)短路風險，因為電芯的內(nèi)短路，目前整個系統(tǒng)層面是毫無應對方案的。
隔熱層HRL的主要思路為，將HRL置于正負極之間，能夠阻止在極端情況下，隔離膜的塌縮，從而即使在急劇溫升時也能保證電芯一定的阻值。在第1代鋰電池上，HRL被涂在電芯的正極上。
豐田第1代鋰電池示意圖
通過測試驗證表明，這種設計方案能較好的應對內(nèi)短路。
測試方法（改進的JISC8714測試方法）
測試結(jié)果
為了驗證1代鋰電池的安全可靠性，豐田于2006-2009年推出150輛示范車輛去跑，2011年才正式用于量產(chǎn)的Prius Alpha。通過對這些車輛電池數(shù)據(jù)的收集與分析，基本論證了1代電池的設計方案。在1代電池的基礎(chǔ)上，進一步研發(fā)滿足各種高性能要求的2代鋰電池。
