能量密度沒提升,為啥說比亞迪的刀片電池具有“革命”意義?

能量密度沒提升,為啥說比亞迪的刀片電池具有“革命”意義?

“把‘自燃’這個詞從新能源汽車的字典裡徹底抹掉。”

3月29日,比亞迪集團董事長兼總裁王傳福在刀片電池的發佈會上拋出這20個字時,我按下了直播的暫停鍵,一再確認這句話裡的三個詞——“自燃”、“徹底”、“抹掉”,害怕漏掉一個字,讓自己誤會了整句話。

既為汽車人,也為電池人的王傳福肯定知道說出這一句話需要多大的勇氣,也肯定知道這句話必然會引起輿論場的風波。果然,這兩天陸續出來的媒體報道,不管國內還是國外的,無不圍繞“電池安全”這個話題,上面提到的三個詞出現了一遍又一遍。


能量密度沒提升,為啥說比亞迪的刀片電池具有“革命”意義?

沉寂一段時間的新能源汽車“自燃”問題又重新出現在消費者的視野裡。只是,每每談到這個問題,總有一種聲音在不斷迴響——普通燃油車自燃的概率是新能源汽車的5倍。

雖然有不少權威人士反對這種聲音,例如中國工程院院士楊裕生直指這是混淆視聽:“燃油車自燃事故中,老車居多。用新車的自燃率和老車的作比較,並不合理。”

但無奈“楊老們”的聲量沒有“小馬哥們”的大,一場因純電動車自燃引起的“輿論大火”硬生生地被“小馬哥們”用口水給淋熄了。

由於有這種聲音在“背書”,不少車企開始肆無忌憚地追求高能量密度的動力電池。王傳福在發佈會也說道:“在新能源乘用車領域,很多企業陷入到對續航里程的攀比之中,這種攀比的壓力會轉嫁到動力電池身上,讓行業對動力電池的‘能量密度’產生非理性追求。”

這個行業需要回歸理性,需要把安全的重要性放到電池設計的首位。所以,比亞迪站了出來,想要將全球動力電池技術路線引回正道。


能量密度沒提升,為啥說比亞迪的刀片電池具有“革命”意義?

說到比亞迪,我們很自然會想到“鐵電池”。當別人都在追求高能量密度的三元鋰電池時,比亞迪還在堅持把磷酸鐵鋰作為其最主要的技術路線。

它的堅持引來不少非議,但它知道,有些東西是對的一定是對的,有些東西該堅持的還是得堅持——電池安全的重要性必須大於續航里程。所以,比亞迪沒有放棄磷酸鐵鋰電池,甚至還加大了研發力度,想方設法地解決安全與能量密度這一矛盾。

刀片電池就是這一矛盾的解決方案!

有人說,刀片電池即便拿不到諾貝爾獎,也應該能拿到國家科技進步一等獎。這也許是句玩笑,但它點出了刀片電池對於新能源汽車市場的重要性——把磷酸鐵鋰的續航里程做到三元鋰電池同一水平的前提下,把動力電池的安全性提高到前所未有的水平,引領了全球動力電池安全的新高度。


能量密度沒提升,為啥說比亞迪的刀片電池具有“革命”意義?

測試電池安全性能的試驗有上百種,其中有一種是三元鋰電池的噩夢——針刺刺穿試驗。顧名思義,針刺刺穿試驗就是用鋼針將電池刺穿,模擬的是電池內部發生短路的情況,這也是行業內公認的對電池電芯安全性最為嚴苛的檢測手段。

在過去,針刺刺穿試驗還是國家推薦標準(《GB/T31485-2015》),它要求動力電池在實驗中應不爆炸、不起火。但因為鮮少有動力電池能通過這一試驗,所以,在2018年,工信部發布了3項強制標準徵求意見稿,其中一條就是把這一最能代表電池安全的實驗擱置了。

雖然針刺試驗被擱置了,但並不意味它不重要!據清華大學電池安全實驗室發佈的《2019年動力電池安全性研究報告》,大部分新能源汽車起火自燃的主要原因是電池的熱失控,而電池失控的主要觸發條件中,電池內部短路的佔比超過了90%。


能量密度沒提升,為啥說比亞迪的刀片電池具有“革命”意義?

如果電池內部發生短路也不至於引起電池燃燒,甚至爆炸,那就足以說明這塊電池的自燃率非常非常低。

在針刺試驗中,比亞迪“刀片電池”被穿透後無明火,無煙,電池表面的溫度僅有30-60℃左右;傳統塊狀磷酸鐵鋰電池被穿刺後雖無明火,但有大量白煙,且表面溫度達到了200℃-400℃;三元鋰電池的表現則更是劇烈,針刺瞬間,表面溫度迅速超過500℃,緊接著就是觸目驚心的爆炸。

“刀片電池”在針刺試驗中的“冷靜”表現,就是王傳福要把“自燃”趕盡殺絕的底氣!


能量密度沒提升,為啥說比亞迪的刀片電池具有“革命”意義?

當然了,再安全的電池,如果不能保證續航里程,也無法在已經成“紅海”的新能源汽車市場立足。關於刀片電池在能量密度方面的優勢,外界也頗有爭議,因為網上討論更多的是質量能量密度,也即每千克電池蘊含多少能量,而比亞迪引用的是體積能量密度。

刀片電池的革新不在材料,而在於它的結構創新——刀片狀的電芯在成組時能跳過“模組”直接充當電池包的結構件,從而提高了體積利用率,增大了體積能量密度。


能量密度沒提升,為啥說比亞迪的刀片電池具有“革命”意義?

很多人以為,沒有提高質量能量密度就是在耍流氓。但現階段,對於普通家用車來說,增加體積能量密度遠比增加質量能量密度重要!

現在提高質量能量密度的手段,更多是以犧牲電池安全為代價的,例如採用高鎳的正極材料——從NCM442→NCM532→NCM622→NCM811,鎳的含量越高,電池的熱穩定性就越差,譬如NCM811在120℃就出現放熱峰了,NCM422能穩定至180℃。

提高體積能量密度的方法更多是從電池系統的佈局入手,而且提升空間非常大。刀片電池對體積利用率的提升達到50%以上,優化後的空間可以直接轉化為車輛的續航里程——本來1L的電池變成0.5L了,那原本1L的地方就能裝下2塊電池,續航里程就能增加一倍。


能量密度沒提升,為啥說比亞迪的刀片電池具有“革命”意義?

不看過程,我們直接看療效。在發佈會現場,王傳福透露,目前搭載刀片電池的車型只有比亞迪漢純電。這款車在綜合工況下的續航里程達到了605公里,0-100km/h的加速時間為3.9秒,在性能和續航上都足以叫板特斯拉的Model 3。

如此電池,打動的不僅是消費者,還有各大車企。據比亞迪集團副總裁兼弗迪電池董事長何龍表示:“幾乎你能想到的所有汽車品牌,都在和我們探討基於刀片電池技術的合作方案,相信大家很快就能看到、聽到刀片電池更多精彩的消息。”


文 | 大雄


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