將“自燃”從新能源字典抹掉!比亞迪刀片電池出現,意味著什麼?


將“自燃”從新能源字典抹掉!比亞迪刀片電池出現,意味著什麼?


在2017年年底的時候,麥肯錫中國曾經就電動汽車的消費做過一個調查報告,在5832個調查樣本中,顯示出來如今的消費者對於電動汽車最擔憂的是質量與安全性;而在2016年同樣的調查報告中,最終結論還是“充電樁不足”。

這一年中,很明顯發生了一些故事,才導致了最終結果的變化。而事實上,如果我們觀察最近幾年的新能源補貼政策細則,就會發現問題所在——補貼政策對於能量密度的要求在逐年提升。

當然,我們現在都已經知道曾經發生了什麼:對於能量密度的不理性追求,使得本來和磷酸鐵鋰還在爭老大的三元鋰,尤其是高鎳811路線的三元鋰逐漸成為了行業主流,而能量密度不佔優,僅僅是安全和壽命更好的磷酸鐵鋰逐漸開始在乘用車市場退去。

雖然三元鋰的優勢是能量密度高,帶來了更高的補貼金額和長續航表現,但是三元材料先天的安全性不足卻也導致出現了不少電動車自燃的安全事故。

很明顯的,如果我們迴歸“車的本質”的思考,一臺車拋開所謂的智能等等錦上添花的因素之後,其本質到底還是一臺代步工具。

而對於代步工具而言,安全這個詞,絕不僅僅是說說而已,就像比亞迪的王傳福,多年前他就曾說過電池安全永遠是第一位,截止目前,無論是哪種材料,比亞迪的電動車都是零安全事故,甚至在近期,比亞迪還發布了全新的磷酸鐵鋰“刀片電池”,在動力電池最極端的“針刺測試”中,展現出了全面碾壓三元鋰和傳統磷酸鐵鋰電池的安全性,尤其是熱失控層面。

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極端針刺實驗,刀片電池笑傲群雄

什麼是針刺實驗?可能很多朋友沒有聽說過。

曾經和現在,針刺實驗都是電池安全實驗中難度最大的,通過一根鋼柱破壞滿電電池外殼,進而完全貫穿電池體,會造成電池內部的短路,進而引發熱失控,產生高溫乃至於爆炸。

當然,曾經在鎳氫電池包括磷酸鐵鋰時代,針刺實驗是做的很多的,也曾經是國標檢測項目之一;但是後來,隨著三元鋰時代的到來,因為三元鋰自身的特性,導致根本無法通過針刺測試,所以這一測試方法被從國標中刪除了。

不過,近日比亞迪再次將針刺實驗帶回了公眾視野,對比對象是傳統塊狀三元鋰電池、傳統塊狀磷酸鐵鋰電池以及全新的“刀片電池”。在測試中,為了直觀展現電池表面溫度變化,還以雞蛋液作為參照物。

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在同樣的測試條件下,三元鋰電池在針刺瞬間出現劇烈的溫度變化,表面溫度迅速超過500℃,併發生極端熱失控,開始劇烈燃燒,電池表面的雞蛋被炸飛;傳統磷酸鐵鋰電池在被穿透後無明火,有煙霧從電池卸壓閥噴出,表面溫度達到了200℃~400℃,電池表面的雞蛋被高溫烤焦;比亞迪”刀片電池”在穿透後無明火,甚至無煙霧,電池表面的溫度僅有30℃左右,電池表面的雞蛋無變化。

很明顯,磷酸鐵鋰材質在熱失控層面優於三元鋰材質,而磷酸鐵鋰材質的刀片電池正負極之間更遠的間距,更大的殼體散熱面積,還讓這種更好的熱失控表現更上一層樓,幾乎可以將“自燃”二字從新能源動力電池的字典中刪除了。

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比亞迪“刀片電池”

電動車的意義,絕不止於玩具!

將“自燃”二字刪除,可能還遠不是“刀片電池”的全部,事實上,在刀片電池之前,磷酸鐵鋰也有足夠多優於三元鋰的地方,只是密度和續航有不足而已。

有充足研究資料表明:磷酸鐵鋰更耐過充過放,短時過放到0都能恢復80%以上,而鋰離子過放到2.6V時就會產生不可逆損壞。同時,磷酸鐵鋰耐過充到100%都不會起火爆炸;鋰離子超過4.35V就會析氣鼓脹。

溫度層面,磷酸鐵鋰更耐高溫,200多度恢復後還能用;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。

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比亞迪“刀片電池”

同時,在目前所有消費者都非常關注的電池壽命方面,也有足夠研究資料表明:磷酸鐵鋰的循環壽命長於三元材料。比如這組實驗數據:三元材料電池循環3900次剩餘容量66%,磷酸鐵鋰電池循環5000次剩餘容量84%。顯然,磷酸鐵鋰電池的循環壽命比三元材料電池的優勢明顯。


按照剩餘容量/ 初始容量=80%作為測試結束點,目前三元材料電池實驗室1 C 循環壽命在2500次左右,磷酸鐵鋰電池實驗室1 C 循環壽命在3500次以上,部分達到5000次以上。

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事實上,如果我們重新來審視磷酸鐵鋰刀片電池上市對這個市場的影響,我們會發現一個巨大的變革意義:如今很多消費者買電動車是隻抱著玩一玩的心態,畢竟電池衰減嚴重,還是很難替代傳統意義上一臺能使用很多年的燃油車,尤其是家裡唯一的一臺車。

但是,隨著磷酸鐵鋰刀片電池的出現,當電池壽命更長,循環衰減表現更好,這一現象將徹底改變。

未來,電動車也會是家裡的第一臺車,具有完全實用意義的那種,絕不止於今天的玩具和購車方案Plan B。

長續航,刀片助力漢EV續航超600

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最後一個問題,曾經三元鋰靠的是能量密度和續航能力擊敗的磷酸鐵鋰,那如今還是磷酸鐵鋰的“刀片電池”,僅僅靠一個安全和長壽命就能奪回優勢地位嗎?

答案是否定的,刀片電池已經不等於傳統的磷酸鐵鋰電池了,其體積比能量密度和續航表現並不弱於三元鋰。

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,進而獲得長續航?

這其中我們必須要知道一個概念,那就是“電池能量密度≠電池組的體積比能量密度”。因為最終裝車的動力電池組並不是單一電池電芯的簡單疊加。

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傳統電池組

解說一下,電池電芯在最終經過PACK成電池組的過程中,會有諸多比如電池組內部預留的各種洩壓閥,包括溫控單元的加熱散熱管道,甚至還有電池組的殼體機構與內部支撐骨架在內的等等一系列附加出現,所有的東西加在一起的體積才是最終的體積。

打個比方,就像您平時吃的漢堡,假設中間的肉是電芯,絕對不是單純的中間的肉的體積就等於總體積,同時要加上上下兩片面包和內部的生菜與醬料的體積進來,甚至還包括中空的空氣體積。

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而比亞迪這一次發佈的“刀片電池”其實就是在電池組這個層面,以極端的空間優化和全新的GCTP封裝技術,來完成電池組的“體積比能量密度”的提升。而通過優化後整體的體積比能量密度也超越了之前的傳統電池,帶來了動力電池物理層面的革新。

當然,雖然這僅僅是一個物理層面的革新,但我們依然得給比亞迪一個贊。畢竟全新的刀片電池繼承了磷酸鐵鋰安全和長壽命的優點,還通過工藝和設計的革新,將熱失控性能和體積比能量密度提升到了新的境界。

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搭載“刀片電池”的旗艦轎車比亞迪漢EV

很顯然,“刀片電池”擁有其他動力電池無法企及的安全性,並且兼具長壽命和長續航,它的誕生重新了定義新能源汽車的安全標準,引領了全球動力電池安全新高度。

在未來的兩三年中,動力電池市場又會重回兩條腿走路的時代,不再是三元鋰獨佔市場鰲頭,磷酸鐵鋰刀片電池的崛起將上演“後來居上”的奇襲,而首款搭載刀片電池的車型比亞迪漢,其綜合工況下的續航里程達到605公里,百公里加速3.9秒,也將真正讓電動車更加具備取代燃油車的實用意義。


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