進入2020年,電動車的續(xù)航已經(jīng)進化到紙面上完全不會續(xù)航焦慮的水平。小鵬P7 5最高706km的NEDC續(xù)航水平已經(jīng)不輸給一些燃油車了,特別是一些和其擁有同樣動力輸出的燃油車。
但是在追求性能、續(xù)航以及充電速度的同時,作為希望取代燃油車成為下一個時代的出行工具的電動車,安全性上卻反而不如燃油車。在汽車安全性不斷升級的背景下,這反而成為了一種技術(shù)倒退。根據(jù)新能源汽車國家大數(shù)據(jù)聯(lián)盟發(fā)布的《新能源汽車國家監(jiān)管平臺大數(shù)據(jù)安全監(jiān)管成果報告》的數(shù)據(jù)顯示,2019年5-8月發(fā)現(xiàn)安全事故79起,在已查明起火原因的車輛中,58%的車輛起火源于電池問題,19%的車輛起火源于碰撞問題。電池安全無疑是新能源車安全的最重要的一環(huán)。盡管電動車起火事故并不能稱得上頻發(fā),但是卻足以成為電動車普及的障礙。保障安全,提升電池的安全性,才能讓消費者更好的接受電動車。作為全球商用純電動車的代表企業(yè),比亞迪對于安全性的追求一直先于對于續(xù)航、性能的追求。同樣的理念也滲透在比亞迪的電動乘用車上,令其不斷追求更為安全的動力電池。磷酸鐵鋰電池雖然在乘用車領(lǐng)域不斷被能量密度更高的三元鋰電池取代,但是因為其安全性一直是比亞迪商用車的首選。同時,比亞迪一直致力于提升磷酸鐵鋰電池的安全性和能量密度,希望將其再度帶回到乘用車上。而比亞迪的“刀片電池”正是解決問題的關(guān)鍵。不僅如此,比亞迪更希望將“刀片電池”技術(shù)與e平臺一起,打造成比亞迪的開放平臺,可以與任何一家車企合作。
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,都在和我們探討基于刀片電池技術(shù)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?!?/section>“刀片電池”是比亞迪的磷酸鐵鋰動力電池最新的產(chǎn)品。比亞迪集團董事長兼總裁王傳福表示:“‘刀片電池’體現(xiàn)了比亞迪徹底終結(jié)新能源汽車安全痛點的決心,更有能力將引領(lǐng)全球動力電池技術(shù)路線重回正道,把‘自燃’這個詞從新能源汽車的字典里徹底抹掉?!?/section>比亞迪“刀片電池”的安全性核心是磷酸鐵鋰電池比三元鋰電池更高的熱失控閾值。無論是磷酸鐵鋰電池還是三元鋰電池,都是由正極、負極、電解液以及僅允許鋰離子通過的隔膜構(gòu)成。一旦因為高溫、穿刺或碰撞導(dǎo)致隔膜破裂,就會導(dǎo)致電池內(nèi)部正負極發(fā)生短路,并發(fā)生劇烈反應(yīng)放出熱量。高熱量會導(dǎo)致電解質(zhì)發(fā)生揮發(fā)與分解,繼續(xù)放熱并進一步破壞隔膜,誘發(fā)更加強烈的電池短路現(xiàn)象。如此循環(huán),導(dǎo)致鏈式反應(yīng),最終電池組發(fā)生熱失控,甚至將揮發(fā)的電解液點燃,引發(fā)車輛自燃。而三元鋰電池在不足200度就會發(fā)生電解質(zhì)揮發(fā),磷酸鐵鋰電池則在800度下才會出現(xiàn)電解質(zhì)揮發(fā)的問題。磷酸鐵鋰的熱失控閾值遠高于三元鋰電池,讓其在車輛上則安全性表現(xiàn)更加優(yōu)秀。而且“刀片電池”在磷酸鐵鋰電池上更進一步,通過巧妙的設(shè)計控制電芯熱失控的擴散:通過直列式排布結(jié)構(gòu) + 高溫絕緣陶瓷防護 + 隔煙通道,打造“難以著火的電池”。并采用面板式液冷系統(tǒng),散熱更均勻,效果更好。即使在各種極端條件下,也能將溫度控制在熱失控閾值之下,避免發(fā)生因為高溫、穿刺等故障導(dǎo)致的熱失控起火問題。比亞迪用穿刺實驗直觀的對比了三元鋰、磷酸鐵鋰以及“刀片電池”,三種動力電池在極端情況下的安全性差距。其實國家電池標準中曾經(jīng)存在針刺試驗,測試標準是是使用直徑6-8mm的鋼針以25mm/s的速度垂直穿刺,并至少貫穿三個蓄電池,并且鋼針停留在蓄電池中,觀察一小時不能出現(xiàn)爆炸、燃燒、起火。之后因為難度過高而取消了。而“刀片電池”在針刺實驗中的表現(xiàn),完全可以稱得上優(yōu)秀。對比三元鋰電池在針刺后表面溫度迅速超過500℃,發(fā)生熱失控并劇烈燃燒,以及傳統(tǒng)塊狀磷酸鐵鋰電池被穿刺后冒煙,溫度達到200℃~400℃,“刀片電池”在穿刺后無火,無煙,電池表面的溫度僅有30-60℃左右。
對于“刀片電池”的表現(xiàn),專攻新能源車動力系統(tǒng)研究的中國科學院院士歐陽明高院士認為:“刀片電池在真實實驗中的表現(xiàn)是非常優(yōu)異的?!?/section>他進一步對“刀片電池”的優(yōu)秀表現(xiàn)作出解釋:“我想優(yōu)異的原因可能有兩個方面,一個方面因為刀片電池是一個長條形的電池,所以它的散熱面積比較大;另外一方面,當針刺的時候,它短路的回落比較長,所以產(chǎn)熱的能力相對要下降。一方面產(chǎn)熱下降,一方面散熱加強,當然溫升速率就會比較小,所以針刺的表現(xiàn)非常好?!?/section>“刀片電池”優(yōu)秀的安全性將會打消消費者對于新能源車安全性的擔憂。除了安全性的提升,“刀片電池”更提升了阻礙磷酸鐵鋰電池大規(guī)模應(yīng)用的能量密度較低的問題。用上“刀片電池”的比亞迪漢EV的能量密度達到了140Wh/kg,雖然與能量密度最高的ncm811三元鋰電池的180Wh/kg有點距離,但是已經(jīng)達到了主流級別的三元鋰電池的能量密度。所以比亞迪董事長王傳福所說“刀片電池”與三元鋰電池在相同體積下所儲存的電量也相差無幾的說法并不算過分夸張。為了實現(xiàn)140kW/kg的能量密度,“刀片電池”與傳統(tǒng)動力電池由單體組成“模組”之后再組成電池組的方式不同。“刀片電池”直接由電池單體組成動力電池組,最終達成在同樣的空間內(nèi)裝入更多電芯的設(shè)計目標。相較傳統(tǒng)電池包40%的空間利用率,刀片電池的體積利用率達到超過60%。而且因為簡化了結(jié)構(gòu),電池包的重量與成本都會相應(yīng)降低。當然,同樣的技術(shù)三元鋰電池也可以實現(xiàn),寧德時代也推出了CTP(Cell To Pack)集成動力電池,能量密度達到了200Wh/kg以上。能量密度比不過三元鋰,但是“刀片電池”在成本上遠遠勝出。退坡的新能源車補貼讓磷酸鐵鋰電池的價格優(yōu)勢進一步凸顯。2019年,我國動力電池成本大約 0.6 -1元/Wh,而磷酸鐵鋰電池成本在 0.69元/Wh以下。比如采用了77kWh電池包的漢EV,采用磷酸鐵鋰電池成本能降低超過1萬元。在安全性與低成本外,“刀片電池”還具有高電壓放電能力。即將發(fā)布的比亞迪漢EV,在搭配全球首次量產(chǎn)應(yīng)用的“高性能碳化硅MOSFET電機控制模塊”之后0-100km/h加速僅需3.9秒。對于中低端甚至是絕大部分主流需求來說,安全、可靠、低成本、長續(xù)航甚至可以實現(xiàn)高性能的“刀片電池”已經(jīng)足夠優(yōu)秀。作為消費者,我非常期待“刀片電池”帶來更安全、更實惠的新能源車,讓純電車真正的走進我們生活之中,成為一個更好的購車選項。什么是我們未來的出行工具呢?作為目前新能源車之中發(fā)展勢頭最好、也是最成熟的電動車或許是一個很好的選項。但是在實際體驗之中,拋開續(xù)航問題和高昂的售價等問題,我們并沒有感受到電動車有任何能夠取代燃油車的優(yōu)勢。我們需要更多類似刀片電池這樣的技術(shù),以及更開闊的思維,打造出更接地氣的新能源車。