總編 | 鐘昆

作者 | 關(guān)宇航

編輯 | 林曉娟

來(lái)自汽車(chē)葫蘆圈的報(bào)道

極端針刺實(shí)驗(yàn)，刀片電池笑傲群雄

什么是針刺實(shí)驗(yàn)？可能很多朋友沒(méi)有聽(tīng)說(shuō)過(guò)。

曾經(jīng)和現(xiàn)在，針刺實(shí)驗(yàn)都是電池安全實(shí)驗(yàn)中難度最大的，通過(guò)一根鋼柱破壞滿電電池外殼，進(jìn)而完全貫穿電池體，會(huì)造成電池內(nèi)部的短路，進(jìn)而引發(fā)熱失控，產(chǎn)生高溫乃至于爆炸。

當(dāng)然，曾經(jīng)在鎳氫電池包括磷酸鐵鋰時(shí)代，針刺實(shí)驗(yàn)是做的很多的，也曾經(jīng)是國(guó)標(biāo)檢測(cè)項(xiàng)目之一；但是后來(lái)，隨著三元鋰時(shí)代的到來(lái)，因?yàn)槿囎陨淼奶匦?，?dǎo)致根本無(wú)法通過(guò)針刺測(cè)試，所以這一測(cè)試方法被從國(guó)標(biāo)中刪除了。

不過(guò)，近日比亞迪再次將針刺實(shí)驗(yàn)帶回了公眾視野，對(duì)比對(duì)象是傳統(tǒng)塊狀三元鋰電池、傳統(tǒng)塊狀磷酸鐵鋰電池以及全新的“刀片電池”。在測(cè)試中，為了直觀展現(xiàn)電池表面溫度變化，還以雞蛋液作為參照物。

在同樣的測(cè)試條件下，三元鋰電池在針刺瞬間出現(xiàn)劇烈的溫度變化，表面溫度迅速超過(guò)500℃，并發(fā)生極端熱失控，開(kāi)始劇烈燃燒，電池表面的雞蛋被炸飛；傳統(tǒng)磷酸鐵鋰電池在被穿透后無(wú)明火，有煙霧從電池卸壓閥噴出，表面溫度達(dá)到了200℃~400℃，電池表面的雞蛋被高溫烤焦；比亞迪”刀片電池”在穿透后無(wú)明火，甚至無(wú)煙霧，電池表面的溫度僅有30℃左右，電池表面的雞蛋無(wú)變化。

很明顯，磷酸鐵鋰材質(zhì)在熱失控層面優(yōu)于三元鋰材質(zhì)，而磷酸鐵鋰材質(zhì)的刀片電池正負(fù)極之間更遠(yuǎn)的間距，更大的殼體散熱面積，還讓這種更好的熱失控表現(xiàn)更上一層樓，幾乎可以將“自燃”二字從新能源動(dòng)力電池的字典中刪除了。

▲比亞迪“刀片電池”

電動(dòng)車(chē)的意義，絕不止于玩具！

將“自燃”二字刪除，可能還遠(yuǎn)不是“刀片電池”的全部，事實(shí)上，在刀片電池之前，磷酸鐵鋰也有足夠多優(yōu)于三元鋰的地方，只是密度和續(xù)航有不足而已。

有充足研究資料表明：磷酸鐵鋰更耐過(guò)充過(guò)放，短時(shí)過(guò)放到0都能恢復(fù)80%以上，而鋰離子過(guò)放到2.6V時(shí)就會(huì)產(chǎn)生不可逆損壞。同時(shí)，磷酸鐵鋰耐過(guò)充到100%都不會(huì)起火爆炸；鋰離子超過(guò)4.35V就會(huì)析氣鼓脹。

溫度層面，磷酸鐵鋰更耐高溫，200多度恢復(fù)后還能用；而鋰離子不行。在高性能的大電流方面，磷酸鐵鋰能大電流放電，10C20C以上都可以，鋰離子只能3~5C放電。

▲比亞迪“刀片電池”

同時(shí)，在目前所有消費(fèi)者都非常關(guān)注的電池壽命方面，也有足夠研究資料表明：磷酸鐵鋰的循環(huán)壽命長(zhǎng)于三元材料。比如這組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：三元材料電池循環(huán)3900次剩余容量66%，磷酸鐵鋰電池循環(huán)5000次剩余容量84%。顯然，磷酸鐵鋰電池的循環(huán)壽命比三元材料電池的優(yōu)勢(shì)明顯。

按照剩余容量/ 初始容量=80%作為測(cè)試結(jié)束點(diǎn)，目前三元材料電池實(shí)驗(yàn)室1 C 循環(huán)壽命在2500次左右，磷酸鐵鋰電池實(shí)驗(yàn)室1 C 循環(huán)壽命在3500次以上，部分達(dá)到5000次以上。

事實(shí)上，如果我們重新來(lái)審視磷酸鐵鋰刀片電池上市對(duì)這個(gè)市場(chǎng)的影響，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)巨大的變革意義：如今很多消費(fèi)者買(mǎi)電動(dòng)車(chē)是只抱著玩一玩的心態(tài)，畢竟電池衰減嚴(yán)重，還是很難替代傳統(tǒng)意義上一臺(tái)能使用很多年的燃油車(chē)，尤其是家里唯一的一臺(tái)車(chē)。

但是，隨著磷酸鐵鋰刀片電池的出現(xiàn)，當(dāng)電池壽命更長(zhǎng)，循環(huán)衰減表現(xiàn)更好，這一現(xiàn)象將徹底改變。

未來(lái)，電動(dòng)車(chē)也會(huì)是家里的第一臺(tái)車(chē)，具有完全實(shí)用意義的那種，絕不止于今天的玩具和購(gòu)車(chē)方案Plan B。

長(zhǎng)續(xù)航，刀片助力漢EV續(xù)航超600

最后一個(gè)問(wèn)題，曾經(jīng)三元鋰靠的是能量密度和續(xù)航能力擊敗的磷酸鐵鋰，那如今還是磷酸鐵鋰的“刀片電池”，僅僅靠一個(gè)安全和長(zhǎng)壽命就能奪回優(yōu)勢(shì)地位嗎？

答案是否定的，刀片電池已經(jīng)不等于傳統(tǒng)的磷酸鐵鋰電池了，其體積比能量密度和續(xù)航表現(xiàn)并不弱于三元鋰。

比亞迪是如何做到的，為何刀片電池組的體積比能量密度能獲得提升，進(jìn)而獲得長(zhǎng)續(xù)航？

這其中我們必須要知道一個(gè)概念，那就是“電池能量密度≠電池組的體積比能量密度”。因?yàn)樽罱K裝車(chē)的動(dòng)力電池組并不是單一電池電芯的簡(jiǎn)單疊加。

▲傳統(tǒng)電池組

解說(shuō)一下，電池電芯在最終經(jīng)過(guò)PACK成電池組的過(guò)程中，會(huì)有諸多比如電池組內(nèi)部預(yù)留的各種泄壓閥，包括溫控單元的加熱散熱管道，甚至還有電池組的殼體機(jī)構(gòu)與內(nèi)部支撐骨架在內(nèi)的等等一系列附加出現(xiàn)，所有的東西加在一起的體積才是最終的體積。

打個(gè)比方，就像您平時(shí)吃的漢堡，假設(shè)中間的肉是電芯，絕對(duì)不是單純的中間的肉的體積就等于總體積，同時(shí)要加上上下兩片面包和內(nèi)部的生菜與醬料的體積進(jìn)來(lái)，甚至還包括中空的空氣體積。

而比亞迪這一次發(fā)布的“刀片電池”其實(shí)就是在電池組這個(gè)層面，以極端的空間優(yōu)化和全新的GCTP封裝技術(shù)，來(lái)完成電池組的“體積比能量密度”的提升。而通過(guò)優(yōu)化后整體的體積比能量密度也超越了之前的傳統(tǒng)電池，帶來(lái)了動(dòng)力電池物理層面的革新。

當(dāng)然，雖然這僅僅是一個(gè)物理層面的革新，但我們依然得給比亞迪一個(gè)贊。畢竟全新的刀片電池繼承了磷酸鐵鋰安全和長(zhǎng)壽命的優(yōu)點(diǎn)，還通過(guò)工藝和設(shè)計(jì)的革新，將熱失控性能和體積比能量密度提升到了新的境界。

▲搭載“刀片電池”的旗艦轎車(chē)比亞迪漢EV

很顯然，“刀片電池”擁有其他動(dòng)力電池?zé)o法企及的安全性，并且兼具長(zhǎng)壽命和長(zhǎng)續(xù)航，它的誕生重新了定義新能源汽車(chē)的安全標(biāo)準(zhǔn)，引領(lǐng)了全球動(dòng)力電池安全新高度。

在未來(lái)的兩三年中，動(dòng)力電池市場(chǎng)又會(huì)重回兩條腿走路的時(shí)代，不再是三元鋰獨(dú)占市場(chǎng)鰲頭，磷酸鐵鋰刀片電池的崛起將上演“后來(lái)居上”的奇襲，而首款搭載刀片電池的車(chē)型比亞迪漢，其綜合工況下的續(xù)航里程達(dá)到605公里，百公里加速3.9秒，也將真正讓電動(dòng)車(chē)更加具備取代燃油車(chē)的實(shí)用意義。