通过针刺实验来聊一聊采用不同技术路线的动力电池 | 技师长

2020年03月26日 17:44 A
日前,网络上流传的一条动力电池针刺实验视频,让比亚迪“刀片电池”再次成为了关注热点。

记者 | 侯卓铠

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根据比亚迪官方信息显示,其旗下最新动力电池——刀片电池将于3月29日正式发布。不过就在临近发布的前夕,界面新闻记者从网络上流传的一条动力电池针刺实验的视频中发现了刀片电池的身影。

据该视频显示,针刺实验对象除了刀片电池之外,还有常规的三元锂电池以及磷酸铁锂电池。

所谓的动力电池针刺实验事实上就是人为模拟电池内部短路的一种实验。通过一根金属针刺穿电池导致内部发生短路后观察电池的表现。目前,该实验被业界公认为所有电池安全测试中最严酷的一种。被称为电池实验界的“珠穆朗玛峰”。

针刺实验要求测试电池为满电状态,用直径为5-8mm的耐高温钢针,从垂直于电池极板正上方的进行贯穿,贯穿点位于贯穿面的几何中心,当钢针穿透电池后,工程师通过各项指标观察电池1小时。如果所测电池没有发生起火或爆炸则符合实验的要求。

根据对生活中多起新能源汽车自燃案例调查发现,多数的自燃事故原因都出在了电池身上。主要原因在于电池内部化学反应的产热速率远高于散热速率,大量热量在电池内部积累导致电池温度急速上升,最终引起电池起火或爆炸。

在上述视频中进行针刺实验的主要是市面上运用最广泛的三元锂电池和磷酸铁锂电池。这两种电池相比,三元锂电池能量密度更高,可以提供更长的续航里程,所以市场占比较大。而磷酸铁锂电池安全性更高、循环使用寿命更长,但能量密度的提升空间较小,所以说两种电池在性能上各有千秋。

据视频显示,首先进行的是对三元锂电池进行针刺实验。电池经过针刺机贯穿后位于侧面的泄气阀迅速冒烟并发生燃烧爆炸,电脑中也显示电压出现抖降,电池表面温度一度高达500℃。为了能够让实验更为直观,视频中工作人员还特意在电池上放置了一盘鸡蛋清,在电池发生燃烧后盘中鸡蛋很快就煮熟了。

第二个进行的是磷酸铁锂电池,实验电池在经过针刺机贯穿后,虽然没与发生燃烧爆燃,但是很快也出现了电池鼓胀、冒烟等变化。监测数据显示,电池表面温度达到200-400℃,鸡蛋也被煮熟。相较于三元锂电,磷酸铁锂电池有浓烟冒出,但没有明火出现。

最后进行的是尚还未上市发布的“刀片电池”。当该电池被穿刺后,并没有发生冒烟或自燃情况。通过视频显示,电池电压在一度出现抖降后趋于稳定,电池在一段时间内温度维持在26.6℃。实验视频显示,刀片电池表现好于上述两种实验电池。

不过,界面新闻记者注意到视频播放至刀片电池实验环节时画面出现了一些人为编辑的痕迹。例如,视频左上方显示的时间有明显的跳跃,前一秒还显示的是13′46″,下一帧变为了15′02″。此外,前一个画面显示电池上并没有鸡蛋,但下一帧画面则出现了鸡蛋。

虽然实验画面显示刀片电池表现优于另外两个实验电池。但基于视频存在人为编辑痕迹,所以从某个角度来说,这个针刺实验结果还是存疑的。刀片电池是否真的像实验视频中显示的那样表现出色,还有待独立第三方进一步测试验证。

自比亚迪董事长王传福在年初电动百人会论坛上发言证实“刀片电池”将于今年内发布的消息后,外界关于这款全新磷酸铁锂电池的关注度就一直居高不下。

尤其是当特斯拉传出将采购宁德时代磷酸铁锂电池后,更是让磷酸铁锂电池成为了时下被业界关注的最大热点。

事实上,关于三元锂电池与磷酸铁锂电池的路线之争由来已久。对于这两种动力电池的优劣势也是非常明确。至于如何选择,当前车企更多的是基于自身车辆设计性能来最终确定,并没有一个绝对的答案。

只不过,刀片电池在性能上弥补了过往磷酸铁锂电池的诸多劣势。所以受到了不同以往的关注度。

据资料显示,“刀片电池”的电芯长度大于0.6m,只不过在形状上对电芯排列进行了创新设计,使得可以像刀片一样插入到电池包里面,这也是“刀片电池”名称的由来。

这样排列的好处是可提高动力电池包的空间利用率、增加能量密度,并能够保证电芯具有足够大的散热面积,可将内部的热量传导至外部,从而匹配较高的能量密度。

据比亚迪官方资料显示,在安全性方面,刀片电池内部采用了独创的维层式安全防护结构设计,据称每一个维度层次都有相应的防护措施,此外,重量比能量密度可达到180Wh/kg,相比传统电池提升大约9%,电池在体积比能量密度上比传统铁电池提升了约50%。据工信部发布搭载了刀片电池的新车汉性能参数显示,其续航里程达到了600公里。

从目前公开资料显示,刀片电池的更多信息集中在了对电池结构设计创新层面,是否在材料等其他方面也有创新举措,还需要进一步关注。

来源:界面新闻

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