要安全还是要续航?比亚迪刀片电池:我都要

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03-31 17:30

自从电动汽车大规模应用能量密度更高的三元锂电池之后,自燃问题便常伴其身,如今叫得上名号的电车品牌没「火」过的凤毛麟角。

为了追求续航这个指标,主机厂和供应商一直在电池能量密度上费尽心思。三元锂电池是目前来说比较主流的方案,一般采用 NCM(镍钴锰)或 NCA(镍钴铝)两种配方,其中元素比例或有不同,此类动力电池能够很好的均衡体积重量,保证较高的能量密度,但事情的反面是较「活泼」三元锂电池更容易着火,尤其是在撞击之后。

为了保证安全,主机厂在打包电池组的时候通常会给它包裹上一层坚硬的金属外壳,以阻挡电池受到意外的撞击力。即便如此,自燃现象依然作为概率事件时有发生,电池快速爆燃之后,轻则烧车损财,重则危及生命。

惨痛的教训提醒我们,要想从根本上把事故率降为零,最好的方法就从电池配方入手,从「元素周期表」的层面思考问题,杜绝活泼金属「闹事」。此时,看上去略显陈旧的磷酸铁锂电池再次登上了舞台。因为自身体积笨重,能量密度低的短板,三元锂电池「出道」之后一直把磷酸铁锂踩在脚下,不过磷酸铁锂的安全性一直是毋庸置疑的。

好在顽强的磷酸铁锂作为动力电池的另一条技术路线没有因此消亡,作为磷酸铁锂的忠实拥趸,比亚迪一直没有放弃这条路线,在业内堪称「保守」。

正是得益于对磷酸铁锂的坚持,比亚迪董事长王传福在发布会上豪气地称截止到目前,比亚迪电动车的「自燃率」都是为零。

安全是很重要的一方面,然而消费者对于能量密度和续航这一痛点诉求同样不容忽视,比亚迪也一直在为此「闷声发大财」地默默研发。那么有没有兼顾能量密度和安全性的磷酸铁锂电池呢?比亚迪在近日交出了一份硬核的答案:刀片电池。

老将换新颜,安全为先

刀片电池的本质还是磷酸铁锂电池,比亚迪在此配方基础上做到了电池包结构创新,故谓之「刀片」。

简单科普一下,传统磷酸铁锂电池一般包含三层结构:电芯,模组和电池包,其中电芯和模组的支撑固定结构件会占据很大一部分空间,而这种空间浪费对于电池包整体的能量密度来说是极为不友好的。

刀片电池的革新之处在于省去模组和大部分结构件,由电芯直接成包。别小看这个操作,比亚迪说刀片电池单位体积能量密度因此提升了 50%。其整体能量密度的提升给到消费者的是切切实实的续航回报。

安全层面上来说,电芯与电池包一体化这种结构创新之后电芯之间更长的极耳距离减小了内部短路的风险和热量的产生,更薄的厚度也进一步降低了穿刺过程中的热量累积,电池包的强度和安全就得到了保障。

注释:极耳就是从电芯中将正负极引出来的金属导电体,通俗的说电池正负两极的耳朵是在进行充放电时的接触点。

与此同时,「陶瓷电池」技术在该结构基础上得到应用,也就是在高风险安全位点全面使用耐高温和具有优异绝缘性能的高温陶瓷涂层。说人话就是电芯的极耳距离更远了,并采用了更好的陶瓷绝缘涂层,因此内部出现短路的几率就非常的低,甚至接近为零。

即便电芯内部发生短路,叠片结构和陶瓷涂层也能保证电芯不会发生剧烈反应导致爆燃,极端情况最多出现冒烟现象。

简单来说就是原本稳定的磷酸铁锂电池配方加上结构简单的电池包形式,配合绝缘材料,就非常不容易产生内部或者外部短路现象导致烧起来。

比亚迪董事长王传福也颇有底气地撂下一句狠话:比亚迪刀片电池要把「自燃」这个词从新能源汽车的字典里彻底抹掉。

不服我们拿针扎?

说得再多不如测试一下。比亚迪采用了电池界最严苛的极端测试方法:针刺实验。

实验共提供三个对比样本,分别是三元锂电池、常规磷酸铁锂电池、刀片电池,为了让测试结果更直观,比亚迪在三块电池上都各摆了鸡蛋,我们来看下三者分别被针扎后的表现。

三元锂电池:随着针扎下的瞬间,电池快速冒烟并迅速爆燃,鸡蛋炸飞,仪器显示电池表面温度 500℃;

常规磷酸铁锂电池:针完全扎下后一会儿,电池开始冒烟但无明火出现,鸡蛋没有横飞但被烤焦,仪器侦得电池表面温度 200-400℃;

刀片电池:针头完全扎入许久,未出现冒烟和燃烧现象,鸡蛋保持原状,仪器显示电池表面温度 30-60℃。

综上实验,能够很明显地对比出刀片电池在针刺实验下的稳定性。

按照通常的经验,电动车电池一旦出现冒烟,车内乘客需要立即下车逃生,比亚迪称搭载了刀片电池的车型即便电池受了贯穿伤,电池表面的温度不会超过 60 度,乘客可以「从容」地下车拨打售后电话寻求帮助。

新立五家子公司,一致对外卖零件

比亚迪透露,近期他们成立了五家弗迪系公司,分别是弗迪电池、弗迪视觉、弗迪科技、弗迪动力、弗迪模具,这五家公司将承担比亚迪新能源核心零部件的对外合作这一任务。

弗迪电池便是聚焦电池产业的排头兵,产品主要覆盖消费类 3C 电池、动力电池及储能电池、梯次利用等领域。

比亚迪集团副总裁兼弗迪电池董事长何龙同样甩了一句颇为自豪的话:几乎你能想到的所有汽车品牌,都在和我们探讨基于刀片电池技术的合作方案。

关于刀片电池的续航能力,我没有看到比亚迪发布具体数字,但有一点肯定,比亚迪称刀片电池的体积能量密度与时下最先进的 811 三元锂电池接近。王传福透露说,目前刀片电池只在比亚迪汉纯电车型搭载应用,其他车型暂无规划,而汉 EV 的综合工况续航为 605 公里。

从目前的技术现状来看,三元锂电池还无法在安全性上有所突破,依然只能靠高强度的电池包外壳「护体」,仍然算不上保险,比亚迪的刀片电池可以说是当下兼顾续航和安全的最佳方案。随着汉 EV 的上市交付,刀片电池将迎来市场的检验。

王传福在发布会上的一句话是值得思考的:「在新能源乘用车领域,很多企业陷入到对续航里程的攀比之中,这种攀比的压力会转嫁到动力电池身上,让行业对动力电池的「能量密度」产生非理性追求。」

续航固然重要,但必须建立在安全之上,技术发展的后果往往是两面的,这需要格外理性。

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