無懼“針刺”的刀片電池,切掉了新能源汽車的安全痛點

認識一個行業/事物最直觀的方式就是做一道填空題:得( )者得天下?括號裡填的這個詞代表的就是這個行業/事物的核心競爭;如同孟子眼裡的“民心”、文創業的“內容”、互聯網業的“用戶”,那麼新能源汽車業的核心競爭是什麼呢?國內有關新能源汽車產業的佈局最早可以追溯到2001年9月啟動的“863”計劃電動汽車重大專項,專項明確了新能源汽車使命:節能減排、順應時代發展。


無懼“針刺”的刀片電池,切掉了新能源汽車的安全痛點


作為新能源汽車成本佔比相對較高的部分,以及新能源汽車技術突破的關鍵,動力電池是踐行新能源汽車使命的關鍵;但在過去的一段時間裡,許多新能源汽車的使命變成了一味追求動力電池的高能量密度、長續航里程;原因無他,換取新能源補貼,通過補貼獲得消費者的關注。表面上新能源汽車追求高能量密度、長續航里程並無不妥,但實際上就在2019年,多起引發輿論熱議的新能源汽車自燃、著火事件,其本質都與動力電池的安全性相關。就像新能源汽車追求節能減排是目的、順應時代發展是前提;動力電池追求高能量密度、長續航里程也是目的,但前提必然不是犧牲動力電池的安全性。


無懼“針刺”的刀片電池,切掉了新能源汽車的安全痛點

無懼“針刺”的刀片電池,切掉了新能源汽車的安全痛點


從新能源汽車國家大數據聯盟的統計數據可以看出,發生起火事故時車輛的狀態涵蓋了行駛、靜止與充電,其中尤以搭載三元鋰電池的車型事故率較高達86%,搭載磷酸鐵鋰的車型事故率僅有7%;三元鋰電池與磷酸鐵鋰電池是目前新能源汽車最主要的兩種動力電池種類,前者擁有能量密度高,但化學性質不穩定,特殊情況容易自燃的特質;後者化學性質穩定、壽命長,但能量密度約為三元鋰電池的80%左右。由此可見,動力電池朝著高能量密度、長續航里程的急功近利,雖然短期內推動了動力電池的發展,但缺乏安全性支撐的動力電池難以取得長足發展。


無懼“針刺”的刀片電池,切掉了新能源汽車的安全痛點


3月29日發佈的比亞迪刀片電池,它的神奇之處就在於讓磷酸鐵鋰電池在擁有高穩定、高安全、長壽命的前提下,進一步提升安全穩定性,並且在能量密度與體積利用率上補足了傳統磷酸鐵鋰電池的短板。比亞迪刀片電池在針刺試驗的完美表現堪稱新能源汽車動力電池發展上的教科書級案例,如同比亞迪集團董事長兼總裁王傳福所表示的:“‘刀片電池’體現了比亞迪徹底終結新能源汽車安全痛點的決心,更有能力將引領全球動力電池技術路線重回正道,把‘自燃’這個詞從新能源汽車的字典裡徹底抹掉。”


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目前國內有關電動汽車用動力蓄電池安全要求標準正處在過渡階段,新的標準預計在2020年7月開始執行,當前企業可自主選擇依照最新標準,或過去的GGB/T 31485-2015和GB/T 31467.3-2015標準執行;新舊標準最大的變化在於新標取消了模組級別的安全試驗、針刺、跌落、海水浸泡等試驗項目(針刺試驗為暫不執行)。


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其實對於電池的過充、燃燒、跌落、海水浸泡等試驗,大部分人都見過或有耳聞;但知道針刺試驗的人就少之又少了。作為行業公認的最經典且最嚴苛的電池安全測試方法之一,針刺試驗是指模擬異物刺入電池內部導致電池熱失控的試驗,對於搭載在車上的動力電池,電池的熱失控與普通的燃油車起火有著本質上不同;所以暫不執行針刺試驗只是標準法規層面上的暫不執行,考慮到產品實際使用中的安全性,企業同樣要嚴格要求,堅持對針刺的試驗的研究,就像比亞迪的刀片電池,通過了擠壓、爐溫、過充測試的它,在針刺試驗的表現又是如何?


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此次針刺試驗嚴格按照GB/T 31485-2015標準執行,實時監測電池的電壓與溫度信息。在三元鋰電池的針刺試驗中,在鋼針刺入電池的瞬間,三元鋰電池就發生了劇烈的熱失控,雖然洩壓閥即可被開啟,但還是出現了劇烈燃燒的現象,用來觀測溫度的生雞蛋直接被炸飛;而從實時溫度監測的數據來看,三元鋰電池在針刺瞬間出現劇烈的溫度變化,表面溫度迅速超過500℃,併發生極端的熱失控。


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三元鋰電池針刺失敗後,緊接著登場的是普通磷酸鐵鋰電池;磷酸鐵鋰材質的熱穩定性在針刺試驗得到了體現,相比三元鋰電池鋼針剛刺入電池板即產生劇烈的熱失控,繼而導致電池板膨脹、洩壓閥開啟、劇烈燃燒,普通磷酸鐵鋰電池在鋼針完全刺穿後3.1秒才開啟洩壓閥;過程中只有煙,無明火,但電池板表面溫度已經達到了200℃-400℃,並將電池板表面的生雞蛋直接烤熟。


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壓軸登場的是比亞迪刀片電池,與三元鋰電池、普通磷酸鐵鋰電池相比,刀片電池的針刺試驗顯得有些平淡無味;鋼針完全穿透電池板6分鐘後,呈現的情景是無煙、無明火、也沒有電解液噴出,電池電壓、電池板溫度始終表現穩定(溫度維持在30℃-60℃);該狀態持續到觀察期結束,電池板表面的生雞蛋始終沒有變化。刀片電池在針刺試驗中表現出了強悍的穩定性能,電壓、溫度始終穩定保持,且電池表面沒有出現其它兩款電池的形變;由此也看出比亞迪刀片電池在安全性上有著前兩款電池難以比擬的優勢,甚至可以說是引領了全球動力電池安全新高度。


無懼“針刺”的刀片電池,切掉了新能源汽車的安全痛點


同為磷酸鐵鋰材質的刀片電池,不僅在安全性能上勝過普通的磷酸鐵鋰電池,在體積能量密度上更是足以媲美佔據能量密度優勢的三元鋰電池。汽車上搭載的動力電池指的其實是電池包,常規的電池包由模組組成,而模組又由電芯組成;所以電池包與電池其實是兩個概念的東西。刀片電池電池包的另一大領先之處在於優化了模組與電池包的設計,優化電池包重量的同時,又增加了電池包的空間利用率;傳統的電池包空間利用率約在40%,而刀片電池電池包的空間利用率可以達到約60%;空間利用率高了,能實現的好處就多了,既可以增加體積能量密度,也可以優化車內空間等等。


無懼“針刺”的刀片電池,切掉了新能源汽車的安全痛點


我們知道新能源汽車的使命是節能減排與順應時代的發展,節能減排是一項長期的戰略目標,需要新能源汽車長足、健康的持續發展來推進。相比通過質押安全性來盲目追求高能量密度、續航里程,比亞迪刀片電池提升體積能量密度的意義更顯大國企業、行業引領者的擔當;因為不論是新能源汽車還是其它交通工具,安全是亙古不變的發展需求。


無懼“針刺”的刀片電池,切掉了新能源汽車的安全痛點


對於環保形勢日趨嚴峻的當下,堅持節能減排事業就是對全人類的安全負責;人類命運共同體表明節能減排不是一個區域、城市、國家的義務,而是全世界、全人類的義務。時代的發展需要“開放共享,互利共贏”,作為新能源汽車引領者的比亞迪深諳此道理,這也是為什麼比亞迪致力於“安全為本”,致力於從全球開發者大會到e平臺開放,再到如今的刀片電池開放。


無懼“針刺”的刀片電池,切掉了新能源汽車的安全痛點


比亞迪刀片電池在以“安全為本”的基礎上為動力電池的發展帶來了多大的革新?比亞迪集團副總裁兼弗迪電池董事長何龍的這句話或許是最直接易懂的回答“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。”


無懼“針刺”的刀片電池,切掉了新能源汽車的安全痛點


在3月29日發佈會上,比亞迪集團董事長兼總裁王傳福就為我們帶來了有關刀片電池的最新消息,“目前刀片電池只在比亞迪漢EV車型搭載應用,其他車型暫無規劃”。這款漢EV作為統領“王朝家族”的旗艦級轎車,除了在整車設計特別是內飾部分演繹出全新的家族設計語言,描繪了比亞迪品牌朝向豪華與科技不懈創新的未來外,它還擁有綜合工況下的續航里程達到605公里,百公里加速3.9秒的強悍實力。


可以說比亞迪刀片電池的創新,以及其在針刺試驗中優異的表現,打開了一道解決新能源汽車續航與安全矛盾的全新大門;當許多人還在感嘆比亞迪的技術為王時,比亞迪已經開始悄悄改變世界,讓世界變得更加美好。



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