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刀片电池破除“短板效应”,征服动力电池安全“珠峰”

   次浏览   道哥说车   2021-08-10

在近20年汽车工业动力电池发展的历程中,行业经历了锂资源的争夺、电池技术的较劲、电池安全的争议等,而落到量产电动车上,电动汽车自燃起火事故则更多的与动力电池联系在一起,由此也引发了关于动力电池安全性的争议。


据不完全统计,2019年,国内新能源车自然起火事故不下40起。即使是特斯拉也难逃自燃起火的“恶梦”,上海特斯拉自燃事故殃及周边多辆汽车,有专家表示系电池短路所致。电动汽车频频自燃,屡屡与电池脱不了关系,这很难不让消费者将电动汽车安全与动力电池安全划上等号。


一个桶能装多少水,是由最短的那个木板决定的。电动车自燃起火,暴露出动力电池技术及工艺上的诸多问题,直接对用车安全乃至生命构成极大威胁,一定程度上打击了消费者对新能源车的购买热情。至此,动力电池的安全性不足就成了电动汽车的“短板”。


刀片电池 动力电池的新玩主

刀片电池破除“短板效应”,征服动力电池安全“珠峰”

动力电池行业经过“春秋战国”的动荡,已经形成三元锂电池和磷酸铁锂电池“楚汉相争”的局面。磷酸铁锂电池不含贵重金属,取材方便价格便宜,循环使用周期长,高温安全性高不容易着火。三元锂电池的优势是能量密度高,体积小,但高温安全性弱于磷酸铁锂电池。在市场的选择过程中,能量密度更高的三元锂电池表现出更好的续航能力,较大程度地缓解了用户的“里程焦虑”。而随着搭载三元锂电池的电动车的大量投放,各类自燃起火事件频繁发生,再度引起人们对安全底线的重视。

刀片电池破除“短板效应”,征服动力电池安全“珠峰”

全球新能源汽车领导者比亚迪作为国内最早布局动力电池的新能源汽车企业,在动力电池方面有着强大的技术储备,最先看到了磷酸铁锂电池的潜力,即使市场更倾向于三元锂电池,也依然坚持对磷酸铁锂电池的研发,终于凭借对行业深刻的战略前瞻,强大的创新能力以及深厚的技术积累,在日前交出了“刀片电池”这一答案:“搭载刀片电池的新能源汽车,将把‘自燃’这个词,从新能源车的字典中彻底抹掉。”至此,动力电池行业迎来了新玩主。刀片电池也因此引来市场的惊呼与关注,因为它的出现很可能改变动力电池行业的未来走向,引领动力电池的新一轮变革。

刀片电池破除“短板效应”,征服动力电池安全“珠峰”

“刀片电池”与以往的动力电池有何异同,它是否真能兑现比亚迪放出的豪言,弥补动力电池安全性不足的短板?“刀片电池”需要用科学依据和实验数据来说服广大消费者。


动力电池安全“珠峰”终被征服

刀片电池破除“短板效应”,征服动力电池安全“珠峰”

为了保障动力电池的安全,行业里针对动力电池的测试超过300多种。在众多的测试中,针刺测试是公认为最难通过的测试,处于测试金字塔塔尖的位置,“无人出乎其右”。特别是针刺穿透测试,目前的国家标准只将其作为一种非强制性标准,不做强制要求,因为太难了,目前还没有一款三元锂电池能通过这项测试。久而久之,针刺测试成为摆在动力电池行业面前的“珠穆朗玛峰”。而作为一款敢称“超级”的磷酸铁锂电池,比亚迪的“刀片电池”敢于向最为严苛的“针刺穿透测试”发起挑战,并成功登上动力电池“珠峰”。

刀片电池破除“短板效应”,征服动力电池安全“珠峰”

通过选取三元锂电池、磷酸铁锂块状电池、比亚迪刀片电池进行同样的针刺测试,从测试结果可以看到,三种电池表现差异明显,最安全可靠的是比亚迪的刀片电池,其在被钢针穿透后无明火,无烟,电池表面的温度仅有30-60℃左右,电池表面的鸡蛋无变化,仍处于可流动的液体状态。而三元锂电池活性高,由于材料特性,达到分解温度后会释放氧气,加速高温作用下的连锁“热失控”,在经历刺穿后,出现爆燃现象,电池表面的鸡蛋被炸飞。再看磷酸铁锂电池在被穿刺后无明火,有烟,表面温度达到了200℃~400℃,电池表面的鸡蛋被高温烤焦。


刀片电池如何破除动力电池“短板效应”?


同为磷酸铁锂材料,刀片电池在针刺测试中的表现堪称淡定。而缘由就要从刀片电池的结构创新说起。比亚迪“刀片电池”形似刀片,在结构上采用了长条形电芯设计,这是一种“大电芯”的制造工艺。电芯最长可达2米以上,区别于磷酸铁锂块状电池的块状结构,是其近10倍,工艺的革新提升了单体能量密度,解决了磷酸铁锂电池能量密度偏低的问题。刀片电池还采用新的电池包封装工艺,直接跳过传统电池包电池单体到电池模组再到电池包的结构,即减去了模组及支撑件等,最大效率地利用了内部空间,提升整个电池包的系统能量密度。而封装工艺的优化,也带来了更高的产品稳定性和更低的故障率。单体能量密度与系统能量密度的双双提升,叠加的效果就是刀片电池的体积利用率提升超50%,续航里程也达到了高能量三元锂电池的同等水平。

刀片电池破除“短板效应”,征服动力电池安全“珠峰”

此外,刀片电池还采用硬壳结构,可以通过电池单体本身提高电池组刚度,使电池组在外力作用下也不易发生形变,安全系数进一步提高。更高的产品稳定性和更低的故障率,从而为消费者带来高安全感。


从材料和技术方向的选择上,比亚迪刀片电池选择了磷酸铁锂,这是因为磷酸铁锂晶体中的P-O键稳固,难以分解。即便在高温或过充状态下,也不会像钴酸锂一样结构崩塌发热或是形成强氧化性物质,拥有良好的安全性,这在实验中得到了验证。再通过比亚迪的技术优化,使用全方位高温“陶瓷电池”技术保障电池安全,大大提升热稳定性,安全进一步得到保障。


比亚迪从技术升级、结构创新、工艺优化的维度,对刀片电池的安全性能给予全面细致的保障,不仅破除了阻碍动力电池发展的安全“短板”,还一并解决了磷酸铁锂电池能量密度低的问题。因此,我们甚至可以说刀片电池成为了动力电池市场的“综合性能王者”。


技术应用 或引领行业变革

刀片电池破除“短板效应”,征服动力电池安全“珠峰”

比亚迪作为一家以电池起家的企业,旗下电池种类众多,不仅包括三元锂电池、磷酸铁锂电池还包括应用于手机的钴酸锂电池等。但是无论做哪种电池,“安全”在比亚迪内部始终都被定义为最高等级。电池材料一定程度上决定了电池的安全性极限,业内对三元锂电池能量密度的过分追求已经触碰到比亚迪严防死守的安全底线。因此比亚迪决定研发“刀片电池”,给新能源汽车行业提供更加安全的动力电池,推动新能源汽车行业的健康发展。刀片电池通过针刺测试一举拿下“珠峰”,由此我们不得不赞赏比亚迪对动力电池安全性能的执着追求和坚定的研发创新信念。

刀片电池破除“短板效应”,征服动力电池安全“珠峰”

通过针刺测试的刀片电池不仅安全可靠,还有着与三元锂电池一较高下的优越性能。据了解,对刀片电池充满信心的比亚迪,将在“王朝家族”的旗舰级轿车比亚迪汉EV车型上搭载应用刀片电池,其综合工况下的续航里程将达到605公里,百公里加速3.9秒,实力不容小觑。不难看出,搭载了刀片电池的比亚迪汉EV信心满满而来。确实,刀片电池安全有保障,性能也赶超以能量密度为傲的三元锂电池,使用寿命长的特点在电动车量产后也能得以体现,不止是没有短板,整体优势也极为抢眼。


10年前英特尔推出3D晶体管,使晶体管进入22纳米制程,乃至后来更小的制程,不仅扭转了电子晶体管危机,也令以硅为主要材料的晶体管迎来新生。刀片电池的技术革新,从动力电池行业和新能源汽车发展的角度看,或不亚于当年电子晶体管危机时,英特尔推出3D晶体管对晶体管产业和电子工业的改变,从而引领动力电池行业的新一轮变革。


结语


如此看来,随着刀片电池的发布,将搭载刀片电池的比亚迪汉EV的上市表现尤为值得期待。这款车将不仅仅是对刀片电池市场化的检验,验证刀片电池的安全可靠、高性能,更是进一步巩固比亚迪全球新能源汽车领导者地位的试金石。刀片电池被寄予的厚望远不止于比亚迪集团董事长兼总裁王传福所说,“引领全球动力电池重回正道”,还有望改写动力电池的未来,引领全球动力电池安全新高度。至于结果,就让时间告诉我们答案。

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