最近一根鋼針攪動了動力電池江湖。

 

2020年3月份之前，動力電池針刺測試只停留在紙面，大部分人很難見到這一的場景。

 

但是5月以來，人們可以頻繁看到比亞迪、寧德時代和網(wǎng)友針刺電池的測試。甚至引發(fā)了比亞迪、寧德時代的“口水戰(zhàn)”。

 

人們關注針刺測試，因為其在一定程度上檢測了電芯的安全性。而動力電池的安全，牽動了新能源汽車業(yè)內(nèi)及消費者的神經(jīng)。

 

到底針刺測試和電池安全是怎樣的關系？要如何認識針刺測試？這次針刺測試之爭背后，真正較勁的力量是什么？

 

為此，《電動汽車觀察家》采訪了直播針刺測試實驗的引發(fā)輿論升級的網(wǎng)友“小魚鋰電”、業(yè)內(nèi)專家，第三方測試機構，完整還原比亞迪、寧德時代之爭的前因后果，并試圖解讀三方“口水戰(zhàn)”背后的利益糾葛。

 

1

從一次標榜安全的廣告，

演變?yōu)楸葘幹疇?/span>

 

故事還要從比亞迪刀片電池發(fā)布會說起。

 

（1）比亞迪出招針刺試驗

 

今年3月29日比亞迪發(fā)布了磷酸鐵鋰刀片電池，為了強調(diào)鐵電池的安全性，比亞迪第一次祭出電池的針刺測試。

 

發(fā)布會上，比亞迪董事長王傳福強調(diào)了路線之爭，并稱要“改變行業(yè)對三元電池的依賴，將動力電池的技術路線回歸正道”。

 

從測試結果看，鐵電池獲勝：三元鋰電池，劇烈燃燒，表面溫度超過500℃，電池表面的雞蛋被炸飛；比亞迪刀片電池無明火、無煙、表面溫度30-60℃，雞蛋無變化。

 

資料來源：比亞迪刀片電池發(fā)布會

 

比亞迪祭出大招，業(yè)內(nèi)都很期待寧德時代的反應。

 

（2）寧德時代回應：我們也有，但濫用測試≠安全

 

機會終于到了，5月11日下午，寧德時代舉行了2019年業(yè)績網(wǎng)上說明會。有投資者提問寧德是否通過針刺測試，寧德時代副董事長潘健回應有通過針刺測試的產(chǎn)品；而后寧德時代董事長提到電池安全和電池濫用測試是兩回事，不能把濫用測試等同于電池安全。

 

資料來自：寧德時代2019年業(yè)績網(wǎng)上說明會

 

而所謂的“有些人”，自然會讓人想到將濫用測試搬上熒幕的比亞迪。

 

5月11日晚，比亞迪汽車銷售公司副總經(jīng)理李云飛發(fā)表微博：“不服？！那也來扎一下吧！針刺是難度最大的，堪比登珠峰！珠峰都登得了，其他峰肯定都登遍了！”

 

（3）網(wǎng)友針刺寧德時代三元8系電池：“炸了”

 

寧德時代并沒有接招。但在民間，一場針對寧德時代三元電池的測試正在醞釀。

 

寧德時代回應穿刺后的一天，一個比亞迪漢準車主群發(fā)生了一次激烈的吵架：“迪粉”對寧德時代能夠通過電池針刺測試表示疑問。一位媒體小編回懟稱，比亞迪電池成包后，也不一定能夠通過針刺試驗。

 

為了平息這場爭吵，群里的網(wǎng)友“小魚鋰電”提議，何不眾籌個電池針刺下來證明一下寧德時代電池是否能通過測試呢？當即便發(fā)起了眾籌針刺電池的活動。

 

“小魚鋰電”告訴《電動汽車觀察家》，此次活動共眾籌了3500余元。拿到款項后，便著手準備針刺試驗。

 

首先是采買電池?！靶◆~鋰電”稱，他從賣家那購買的是拆解電池，即從已售出的量產(chǎn)車型上拆下來的。電池仍然較新，查看參數(shù)并計算出能量密度在250wh/kg,確定是NCM811電池。

 

然后采購一些配件。例如找相關人員定制臺架、溫度傳感器、電壓測試等相關設備。

 

“小魚鋰電”稱，為了符合目前仍在執(zhí)行的GBT 31485-2015標準，其定制的臺架都是有要求的，例如要求φ5-8mm的鋼針，他就定制為φ7mm；專門買推桿電機，標準是25mm/s的推速；針刺角度設定在45°-60°的中間值上。

 

資料來源：GBT 31485-2015

 

一切就緒后，便開始了其第一次的穿刺試驗。結果，寧德時代的動力電池在穿刺中爆炸起火。

 

資料來源：“小魚鋰電”視頻截圖

 

(4) 寧德火速回應

 

一般對于外界紛擾巋然不動的寧德時代迅速做出回應。5月22日晚，寧德時代發(fā)了一條微博：“是什么阻礙寧德時代做針刺測試？是技術？是體質(zhì)？是巨頭的面子？不，是鋼針！”

 

資料來源：寧德時代視頻截圖

 

該視頻中，寧德時代用三元電池包做穿刺，結果測試中鋼針折斷。視頻本意之一，是電池包足夠堅固，鋼針根本不會刺穿。

 

但視頻一出，引發(fā)了網(wǎng)友群嘲：“年度最佳鋼針，解決了世界性難題”“天才網(wǎng)友智商被按在水泥地上摩擦”……

 

不過，寧德時代還有后招。5月23日晚，寧德時代再次發(fā)布微博稱，其早在2017年就已掌握三元電芯通過針刺測試的技術，但是為什么沒有推廣？通過針刺測試=電池安全嗎？

 

隨后，寧德時代微博附上對5系和8系電池進行了針刺測試視頻，皆沒有發(fā)生起火爆炸現(xiàn)象。

 

資料來源：寧德時代視頻截圖

 

（4）網(wǎng)友再刺寧德時代三元5系電池：又炸了

 

對此，“小魚鋰電”并不買賬。5月24日，“小魚鋰電”再次發(fā)布微博稱：寧德時代5系三元電池穿刺測試不著火？到底是道德的淪喪還是人性的扭曲。下面帶大家走近科學，一起驗證真?zhèn)?。關注我，我?guī)Т蠹掖坛鲆粋€新天地。

 

“小魚鋰電”視頻拍攝了對寧德時代5系電池的針刺測試，仍然以起火爆炸告終。

  

資料來源：“小魚鋰電”視頻截圖

（5）比亞迪和寧德時代互懟再升級

 

“小魚鋰電”測試完5系的當天晚上，李云飛再次發(fā)微博質(zhì)疑寧德時代針刺試驗沒有讓電池短路。

 

隨后，疑似寧德時代員工 @David工科男發(fā)表了評論，指出比亞迪李云飛兩個技術漏洞，@David工科男認為，一是針刺測試不是為了讓電芯短路，而是為了模擬發(fā)生熱失控的概率；二是回應電壓下降較小，疑似沒有短路的質(zhì)疑。

 

“小魚鋰電”旋即向雙方索要電池，稱再次測試。

 

 @David工科男回復去歐洲找。

 

隨后 @David工科男這條微博被刪除。

 

李云飛給“小魚鋰電”的回應則是，建議等車輛量產(chǎn)可以去車上隨機抽取，進行測試。

 

資料來源：李云飛微博

 

三方互動，讓此次事件影響再次擴大。

 

5月25日晚，寧德時代官方微博發(fā)表了一篇《關于動力電池標準的一些認識》，有息事寧人的意圖。寧德時代提出了三個觀點，一是三元和鐵鋰各有特點，分別滿足不同市場；二是國際認知從單體安全轉(zhuǎn)向系統(tǒng)安全；三是中國標準與國際法規(guī)全面接軌，重心轉(zhuǎn)向系統(tǒng)安全。

 

至此，影響較大的互懟事件暫告一段落，三方都沒有再出招。

 

（6）網(wǎng)友“小魚鋰電”何許人

網(wǎng)友“小魚鋰電”是這次互懟事件的重要人物。“小魚鋰電”出現(xiàn)的時機頗為湊巧，讓人不免懷疑，其是不是比亞迪的托兒？“小魚鋰電”表示，有這樣的誤會確實很正常，不過自己在做電池梯次利用，與比亞迪和寧德時代都沒有什么關系。

 

對于穿刺的目的，“小魚鋰電”池表示，“我就是給大家看一下，我不會評論他這個電池怎么樣，是什么樣就是什么樣，它炸了就炸了，大家能看到我也不需要我說什么。”

 

《電動汽車觀察家》詢問寧德時代和他穿刺結果為何不同時，“小魚鋰電”也有些不解，為了求證這一差異，他也與幾位動力電池企業(yè)的工程師進行了溝通，“工程師告訴我說，電池過穿刺，其實行業(yè)內(nèi)都能搞定，它是通過摻雜一些其他的東西，對電池進行改性，然后就可以通過了，但是改性過的電池能量密度、壽命等各種參數(shù)都不太好，也就是說實驗室里邊做穿刺的電池和外邊賣的電池不一樣。”

 

對于未來是否會繼續(xù)針刺其他品牌電池，“小魚鋰電”給出了肯定的回答。

 

“之前眾籌的錢還有一些，又買了比亞迪NCM523和622還在路上，手里還有特斯拉的電池，后續(xù)還會繼續(xù)針刺測試。”“小魚鋰電”說。

 

2

從國標中消失的針刺測試

 

針刺測試是一項已經(jīng)被最新強制性國標明文刪除的測試要求（新國標2021年1月1日實施）。

 

中國的動力電池針刺實驗，是從標準QC/T743-2006開始的。

 

資料來源：QC-T_743-2006_電動道路車輛用鋰離子蓄電池_標準稿

 

電氣化資深工程師朱玉龍在《針刺實驗的目的是什么？》一文中認為，在相當一段時間里面，針刺實驗有助于改進電池的安全性設計，但同時把中國的電池技術路線固化在磷酸鐵鋰路線上。

 

而隨著頂層策略的改變，提高純電動汽車的競爭力、提高能量密度成為發(fā)展的重要方向。

 

為了促進更高能量密度的三元電池發(fā)展，國標放棄了針刺試驗。

 

資料來源：《電動汽車用動力蓄電池安全要求》報批稿編制說明

 

比亞迪股份副總裁、弗迪電池董事長何龍在刀片電池發(fā)布會上直言，針刺測試取消的原因：“三元電池過不了這個測試，那么我們國家就把從強制標準把它拿掉了?！?/span>

 

在最新版的強制性標準中，針刺測試也確實被刪除了。

 

資料來源：GB 38031-2020電動汽車用動力蓄電池安全要求

不過，倒是在對熱擴散試驗給出的觸發(fā)熱失控的推薦方法中加以保留。

 

資料來源：GB 38031-2020電動汽車用動力蓄電池安全要求

 

當然，國際上保留針刺測試標準還有不少。

 

可以看到，SAEJ2464、USABC、FreedomCAR和AIS-048等標準仍然保留了針刺測試。

 

可點擊查看大圖

資料來源：《A review of international abuse testing standards and regulations for lithium ion batteries in electric and hybrid electric vehicles》2017年，最后一個中國的針刺要求，就是前面提及一已經(jīng)失效的QC-T_743-2006

 

不過，在國際上，上述要求針刺的標準大多停留在行業(yè)標準層面，不是強制標準。而企業(yè)往往根據(jù)自身需求設定測試標準。

 

在電動汽車安全全球技術法規(guī)（UN GTR 20）中也沒有列入單體針刺測試。

 

可見，電芯針刺測試，已經(jīng)不是行業(yè)普遍要求的測試項目。如果某個電芯在普遍要求的測試中通過，還另外通過了針刺測試，等于加考了一道超綱考題。僅從測試而言，確實屬于表現(xiàn)高出一截。

 

3

通過針刺測試=安全？

 

針刺測試的目的是什么？

 

無論是QC/T743-2006，還是GB/T 31485-2015，都將針刺試驗作為單體電池安全性的一個測試，要求測試中不爆炸、不起火。本意就是模擬單體在受到外來物體傷害時，單體電池能保持較高的安全性。

 

GB《電動汽車用動力蓄電池安全要求》報批稿編制說明中提及，中國汽車技術研究中心牽頭成立的熱擴散專項工作小組開展了大量試驗或驗證工作，其中就有針刺試驗。雖然該試驗是為了探究針刺能否觸發(fā)熱失控，但是也可以看到不同電池穿刺后的表現(xiàn)。

 

熱失控特征分析-針刺

資料來源：GB《電動汽車用動力蓄電池安全要求》報批稿編制說明

 

從針刺結果看，能量密度較高的三元電池，都在針刺后起火。而磷酸鐵鋰，以及能量密度和磷酸鐵鋰相當?shù)娜姵兀槾毯笾皇敲盁熁蛘邿o現(xiàn)象。

 

從此看出，比亞迪的刀片電池可以輕松通過針刺，并不意外。磷酸鐵鋰多數(shù)都能通過針刺測試，因為在天生的材料特性上，安全性就是更高一些。

 

不過，并不是通過針刺測試，電芯的安全性就沒問題了。因為，除了來自外部的傷害，電池內(nèi)部也可能有安全隱患。

 

比如，電池由于鋰枝晶生長，隔膜可能會被刺穿，導致電池短路，引發(fā)起火乃至爆炸。對于這種內(nèi)短路問題，目前全行業(yè)還沒有很好的測試辦法。

 

不僅有測試不到的隱患，即使通過安全測試標準，產(chǎn)品在使用過程中還是會出現(xiàn)各種各樣的事故。

 

因為通過安全測試的，只是幾個樣本，頂多可以代表某一個批次產(chǎn)品的水平。而動力電池最終的安全性，取決于動力電池生產(chǎn)商在大批量生產(chǎn)當中的產(chǎn)品品質(zhì)和一致性。這是從實驗室到量產(chǎn)供應的區(qū)別，對于很多動力電池廠來說，是無法跨越的鴻溝。

 

可見，即使通過包括針刺在內(nèi)的全部測試，也不代表使用的電池就真的安全。

 

4

從電芯安全到系統(tǒng)安全

 

對于電動汽車而言，安全是一個系統(tǒng)工程。

 

TüV萊茵全球電力電子產(chǎn)品服務副總裁兼大中華區(qū)太陽能與商業(yè)產(chǎn)品服務總經(jīng)理李衛(wèi)春告訴《電動汽車觀察家》，要降低電動車電池安全隱患，除了要盡量保證電芯的安全之外，還需要通過系統(tǒng)性方式來保障安全，比如，雙重保護、冗余設計、熱失效控制、全生命周期技術參數(shù)監(jiān)控，甚至通過安裝防護及消防手段來降低安全風險。

 

在電芯層級、模組層級、電池包層級、系統(tǒng)層級都需要有相應的防控措施來降低風險。

 

李衛(wèi)春表示，對于如何提升鋰離子電池應用安全，業(yè)內(nèi)現(xiàn)在有兩個思考方向：一是繼續(xù)探索提高電芯的安全性，研發(fā)出更安全高效的電芯，將安全隱患盡可能降到最低；另一個就是在系統(tǒng)層面控制熱失控及失效的風險。

 

《電動汽車觀察家》查閱即將實施的GB 38031-2020《電動汽車用動力蓄電池安全要求》看到，控制系統(tǒng)風險的思路就很明確。比如，該標準要求，在單個電池熱失控引發(fā)擴散，導致乘員艙危險之前5分鐘，要提供報警信號。

 

資料來源：GB 38031-2020電動汽車用動力蓄電池安全要求

 

這是在系統(tǒng)層面給予的最后的安全防線，目的是為乘員預留安全逃生時間。而不是說，單個電池不能熱失控，不能熱擴散，只是要求要控制熱失控和熱擴散的速度。

 

這與前面提到的UN GTR 20技術法規(guī)要求相一致。

 

總之，在電動汽車動力電池安全上，行業(yè)的主流思路是，從關注電芯，到更為關注系統(tǒng)防護。當然，同樣應該強調(diào)的是，非常安全的電芯，會為整個系統(tǒng)的安全性提供很好的基礎。

 

另外，動力電池除了考慮安全性，也必須考慮其他因素，比如充電倍率、低溫性能、耗電效率、成本等等。企業(yè)只能是在相對安全的基礎上，在不同性能之間求平衡，而不可能追求絕對安全。

 

5

針刺背后的博弈

 

拋開技術，針刺之爭的背后，是企業(yè)之爭，動力電池技術路線之爭。

 

在中國新能源汽車發(fā)展的早期，磷酸鐵鋰是主流動力電池技術路線。代表企業(yè)就是比亞迪。比亞迪為磷酸鐵鋰電池起了一個昵稱“鐵電池”，并一直主張，鐵電池是適合電動汽車的電池。理由之一，就是磷酸鐵鋰的安全性突出。彼時，比亞迪也是中國最大動力電池供應商。

 

但是，自2015年底開始，拗不過三元電池廣泛應用于乘用車的大勢，比亞迪也開始在乘用車上裝載自己的三元電池。到今天，比亞迪幾乎所有乘用車產(chǎn)品，采用的都是三元電池。在三元搶占乘用車主流市場期間，寧德時代崛起，逐漸成為第一大動力電池企業(yè)。

 

比亞迪并沒有放棄磷酸鐵鋰。2020年3月29日，比亞迪高調(diào)推出刀片電池，宣告重回磷酸鐵鋰路線，還要“扭轉(zhuǎn)對三元電池的依賴，將動力電池的技術路線回歸正道”。

 

此前，比亞迪將電池事業(yè)部單獨成立公司。目的明顯是想擴大對外供貨。而刀片電池，是該公司搶占三元電池市場份額的重磅武器。

 

此次出招，是比亞迪長期籌劃，底氣也很足。刀片電池在成組效率和能量密度方面，都有大幅提升。刀片電池的形態(tài)配合無模組電池包結構，可以大幅提升體積利用率，電池包的空間利用率提升了50%，可以達到60%以上。質(zhì)量能量密度方面，刀片電池已經(jīng)出現(xiàn)成組后能夠達140Wh/kg的電池包。

 

新的刀片工藝，加上磷酸鐵鋰電池材料傳統(tǒng)的優(yōu)勢——長壽命，高安全，比亞迪誓要用刀片電池重新奪回動力電池市場份額。

 

三元電池方面，近幾年也在進化。單體主要向高鎳方向發(fā)展，從333到523，再到622,以及如今的811，能量密度不斷提升，但同時高鎳帶來的不穩(wěn)定性問題也越來越明顯。

 

電池包層面，三元也有向無模組方向發(fā)展趨勢，促使電池包能量密度不斷提升，續(xù)航里程優(yōu)勢更加突出。在長續(xù)航乘用車上，三元電池依然是首選。

 

不過，刀片電池出現(xiàn)，使得磷酸鐵鋰電池也可以和三元電池在500-600公里長續(xù)航里程車輛上一爭高低。

 

對于在乘用車三元電池市場占統(tǒng)治地位的寧德時代，刀片電池的橫空出世，無疑是大威脅。

 

但友商之間的競爭只是商場上“暗流涌動”，唇齒之間的“含沙射影”。直到“小魚鋰電”的攪動，讓兩大巨頭直接升級為正面“口水戰(zhàn)”。背后，本質(zhì)上是寧德時代引領的三元鋰電，和比亞迪的磷酸鐵鋰刀片電池的爭斗。

 

兩大巨頭暗戰(zhàn)之際，中國又迎來電動汽車起火季。5月26日，一輛南京依維柯電動貨車，在深圳福田區(qū)追尾一輛校車。電動貨車起火，駕駛員未能逃生，當場死亡。

 

公眾依舊很擔憂電動汽車安全，電動汽車安全性也確實有待提升。寧德時代和比亞迪——中國前兩大動力電池巨頭，都有沉沉重擔在肩。針刺之爭，雖然紛紛擾擾，但是仍屬有益，畢竟安全性訴求要放首位。特別是兩家都希望走出國門，成為國際車企供應商，更須坦率、直接面對安全性的追問。中國新能源汽車如果曾經(jīng)有過一塊共用的遮羞布，如今是再也用不上了。（完） 

 

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