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是“汉子”就来扎一下:刀片电池真的不会起火吗?

来源:电动大咖
2021-03

2020年,比亚迪发布了“针刺不起火”的刀片电池,顿时引发了业界的广泛关注和热议。日前,《电动大咖》在比亚迪深圳坪山总部亲眼目睹了一场刀片电池和三元锂电池的对比针刺试验。

当被一根5mm钢针刺入的一瞬间,三元锂电池表面温度迅速超过500℃,并立刻发生剧烈燃烧,冒起熊熊火焰……

而磷酸铁锂刀片电池在刺穿后,不仅没有出现明火,甚至连明显的烟雾都看不到。从监控屏幕来看,电压和温度变化也很小,完全没有三元锂“一刺穿,就爆燃”那么夸张。

大家一定要问了,这到底是什么原理呢?

首先,所谓“刀片电池”,确实“池”如其名,它长得又长又薄、就像刀片,与传统动力电池的造型截然不同。当然了,从材料方面来说,刀片电池并没有革命性创新,本质上还是磷酸铁锂电池。

与主流的三元锂电池(镍钴锰或镍钴铝)相比,磷酸铁锂电池的短板很突出,低温性能差、能量密度相对较低。

但即便如此,几乎所有的汽车品牌都在与比亚迪奇谈刀片电话此技术的合作,而敢于“吃螃蟹”的特斯拉更是当仁不让地推出了磷酸铁锂版本车型。究其原因,还是因为磷酸铁锂电池具有安全性好、寿命长等优势。例如搭载磷酸铁锂电池远销世界的比亚迪纯电动大巴,至今保持0电池事故,就很好地体现了磷酸铁锂电池的特性。而刀片电池这一结构创新的加持,则让过去一段时间里不受乘用车领域待见的磷酸铁锂电池再次成了“香饽饽”。

之所以会发生这样的戏剧变化,还是源于比亚迪的刀片电池通过创新工艺,在保留磷酸铁锂高稳定性、高安全性的优势同时,让能量密度得到了进一步提升。

让我们回到针刺实验,简单来说就是用一根钢针刺穿电池板,来测试强制破坏电池内部结构、触发内部短路、进而引发热失控之后的电池反应。在全球范围内,都是电池安全性测试方面最难通过、最严苛的一种实验。

在我国的国家标准GB/T 31485-2015《电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法》中,在针刺贯穿后1小时内,不爆燃、不起火的电池,才算通过测试。

也因为针刺测试过于严苛、难以通过,自2017年开始,针刺测试不再作为电池安全测试的强制标准。而在新国标中,针刺实验甚至直接被拿下。

而刀片电池之所以能够被针刺之后“浑然不觉”,主要还是得益于它独特的结构。电极极板层数少,钢针穿透的极板数量少,触发内部短路的发热也少。再加上长而薄的设计,散热性能更好,也就不会有那么剧烈的反应了。

这意味着每一片刀片电池的单体,都有很强的灵活性,其长度可以自由定制,也就意味着可以适用于各种车型。

一般的电池排布都是电芯→模组→电池包,而比亚迪通过CTP技术(Cell to Pack,翻译过来是“电芯”到“包”),直接取消了模组这一步,实现电芯→电池包。每一片刀片电池既相当于电芯,也相当于结构件,多片电池层叠使用来保证电池包的足够强度,从而充分提高了空间利用率。

据比亚迪公布的数据显示,相比于传统电池包,刀片电池组成的电池包零件数量减少40%,体积利用率提高50%。传统电池包空间利用率也就约40%,而搭载刀片电池的电池包空间利用率约60%。这又意味着什么?很明显,电池包能量密度提升,利于带来更长的续航里程。

从这一点不难看出,其实比亚迪的刀片电池与宁德时代的“无模组”CTP技术其实是“英雄所见略同”的。

而针对磷酸铁锂电池低温性能不佳的问题,刀片电池采用全新的热管理系统,内置保温材料、保温棉,以实现低温和高温时都达到最佳状态。当然了,从目前首款搭载刀片电池的汉EV来看,这一保温方案还有进一步优化提升的空间,但刀片电池的市场前景无疑是光明的。

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