三元鋰電池與刀片電池哪個更好?
自從比亞(ya)(ya)迪公布(bu)了刀片電(dian)池(chi)之后,整(zheng)個行業有關動(dong)力(li)鋰電(dian)池(chi)新(xin)革命的討論就沒有停止過,特別是比亞(ya)(ya)迪刀片電(dian)池(chi)與寧德時代的三(san)元鋰電(dian)池(chi)相(xiang)比誰更厲害,成(cheng)為了網友們關注的焦(jiao)點,而且熱(re)度持續發酵和(he)上(shang)升(sheng)。
比亞迪公開對市面上主流的動力鋰電池進行了針刺實驗,其中包括了刀片電池。在測試對(dui)比過程中,三元(yuan)鋰(li)(li)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)在被針(zhen)(zhen)刺(ci)(ci)之后,迅速(su)(su)冒煙并燃(ran)起大火,此(ci)時初始值4.29V(左右)的電(dian)(dian)(dian)壓急速(su)(su)下降,且電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)溫(wen)度(du)快速(su)(su)飆升(sheng)。隨著(zhu)三元(yuan)鋰(li)(li)離子電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)快速(su)(su)地放熱,火光四濺,此(ci)時針(zhen)(zhen)刺(ci)(ci)結(jie)果是(shi):三元(yuan)鋰(li)(li)離子電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)針(zhen)(zhen)刺(ci)(ci)后劇烈燃(ran)燒,電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)表面(mian)溫(wen)度(du)超過500攝氏度(du)。
而刀(dao)片電(dian)(dian)(dian)池這邊的測試,使用鋼針直接(jie)穿刺(ci)電(dian)(dian)(dian)池,但是(shi)并未出現(xian)明(ming)火跡象,電(dian)(dian)(dian)池短路(lu)后釋(shi)放(fang)大(da)量煙霧(wu),電(dian)(dian)(dian)池表面溫(wen)(wen)度在200-400攝(she)氏度之(zhi)間。從這個結果來看,刀(dao)片電(dian)(dian)(dian)池在短路(lu)之(zhi)后,對(dui)熱失控(kong)的抑制(zhi)確實足(zu)夠優秀(xiu),且(qie)刀(dao)片電(dian)(dian)(dian)池作為磷(lin)酸鐵鋰離子電(dian)(dian)(dian)池的歸(gui)類,本(ben)身具備放(fang)熱啟(qi)動溫(wen)(wen)度高、產熱少、放(fang)熱慢和不釋(shi)氧的特性。可見其(qi)穩定性和安全性明(ming)顯比三元(yuan)鋰電(dian)(dian)(dian)池更加有優勢。
這(zhe)場被稱為刀片電池(chi)主場的針刺(ci)實驗迅速走(zou)紅網絡,也讓大家看(kan)到了刀片電池(chi)的超高安(an)全性。
而對于三元鋰電池來講,其具有(you)更(geng)(geng)高的(de)(de)(de)能量密度(du)、更(geng)(geng)高的(de)(de)(de)充放電(dian)(dian)效率等(deng)都是它的(de)(de)(de)優勢。因此在(zai)電(dian)(dian)動(dong)汽車(che)有(you)著更(geng)(geng)長的(de)(de)(de)續航能力跟更(geng)(geng)快的(de)(de)(de)充電(dian)(dian)速度(du)要求時,三(san)元鋰電(dian)(dian)池應(ying)用的(de)(de)(de)前(qian)景讓大(da)家看到了更(geng)(geng)大(da)的(de)(de)(de)希望。
寧德時代作為動力鋰電池供應(ying)商的巨頭之一,雖然(ran)也有自己的磷酸鐵鋰離子電池技術路線(xian),但是5系、6系和8系三元鋰離子電池產品更(geng)被(bei)大眾(zhong)所熟知(zhi)。
比亞迪作為磷(lin)酸(suan)鐵(tie)鋰離子電(dian)池的擁簇,如今(jin)有(you)了(le)最新的刀片電(dian)池,那(nei)么堅持磷(lin)酸(suan)鐵(tie)鋰離子電(dian)池技術路線的立場則更(geng)堅定。
但是(shi)在磷(lin)酸(suan)鐵鋰離子(zi)電(dian)池和(he)三(san)元鋰離子(zi)電(dian)池誰更安全(quan)的問題上,外界的聲音(yin)各執一詞,兩家(jia)車企也都各說各話。
本著看熱鬧不(bu)嫌事大,用實際(ji)行動驗證真相的(de)(de)網友(you)開始有(you)計劃的(de)(de)、有(you)目的(de)(de)的(de)(de),對三元鋰離子電池進行私人針刺測(ce)試。
想要的結果很簡單,驗證三元鋰離子電池是否真的(de)足夠(gou)安全(quan),例如針刺是否不起火。
通過粉絲眾(zhong)籌,網友某(mou)小魚(yu)先后購買了寧(ning)德時代8系和5系三元鋰離子電池,并搭建了簡易針(zhen)刺實驗(yan)臺,對(dui)這(zhe)兩款電池做(zuo)針(zhen)刺實驗(yan)。
現場針(zhen)(zhen)刺(ci)結果(guo)也顯而(er)易見,兩款三元鋰離(li)子電(dian)池在(zai)被針(zhen)(zhen)刺(ci)之(zhi)后,迅(xun)速燃燒(shao)甚至(zhi)出現爆(bao)炸,以結果(guo)來(lai)看,實驗結果(guo)導向跟比亞迪針(zhen)(zhen)刺(ci)實驗大同小異。
針對網友的(de)針刺測試,寧(ning)德(de)時(shi)代(dai)以實(shi)際行動做了回應,第一次針刺實(shi)驗中,寧(ning)德(de)時(shi)代(dai)用了5mm鋼(gang)針穿(chuan)刺電(dian)(dian)池包,鋼(gang)針無(wu)法穿(chuan)刺金屬電(dian)(dian)池包殼體,鋼(gang)針斷裂,被大家嘲諷這是在偷換概念,電(dian)(dian)池短路的(de)測試意義不在。
之后,寧德時代做了第二次實驗,針對旗下5系(xi)和8系(xi)三元電(dian)(dian)芯做針刺測試,5mm的(de)鋼針以25mm/s的(de)速(su)度(du)(du)針刺電(dian)(dian)芯,初始電(dian)(dian)壓值為4.213v,溫(wen)度(du)(du)為23.9攝(she)氏度(du)(du)。
針刺(ci)實驗結(jie)束,鋼(gang)針貫穿電芯(xin)(xin),此時(shi)該(gai)5系電芯(xin)(xin)并未出(chu)現明煙和明火現象(xiang),通過觀(guan)察,該(gai)電芯(xin)(xin)的電壓(ya)為3.724v,僅下降(jiang)0.489v,溫度(du)(du)上升了(le)70攝氏度(du)(du)。
之后在對8系(xi)電(dian)芯做針刺時,電(dian)壓(ya)4.15v下降(jiang)(jiang)到4.075v,僅下降(jiang)(jiang)了0.08v,電(dian)芯溫(wen)度由(you)24攝(she)氏度上(shang)升至(zhi)37.7攝(she)氏度,且電(dian)池同樣未有明煙和明火(huo)現象。
電池(chi)短(duan)(duan)路(lu)的(de)方式有(you)很多種,碰撞擠壓(ya)、進水短(duan)(duan)路(lu)、隔膜穿破等都有(you)可能引起電池(chi)短(duan)(duan)路(lu)。而針刺實(shi)驗(yan)作為(wei)最(zui)直接,也是(shi)最(zui)極端的(de)測(ce)試,能夠最(zui)快模擬(ni)電池(chi)短(duan)(duan)路(lu)出現(xian)熱失控后的(de)真實(shi)情況。
按寧德時代(dai)的(de)說法,早在2017年他們就已經掌握了三元電芯通過針刺測試的(de)技術(shu),但是并(bing)未(wei)就此(ci)進行推廣(guang),其中讓教授比較認同的(de)一點是整車系統安全要(yao)比單體安全來得重要(yao)。
在(zai)QC/T743行(xing)業標準中,單體實驗例如(ru)針(zhen)刺項目有助于(yu)提升電(dian)(dian)池安全設計,但是此時國內電(dian)(dian)池發展的技術路線并(bing)非三元(yuan)鋰(li)離子電(dian)(dian)池,而是磷酸鐵鋰(li)離子電(dian)(dian)池為主。
隨著新能源產業(ye)的發(fa)展,磷酸鐵鋰(li)離(li)子電池的局限性(xing)使得三元鋰(li)離(li)子電池高能量(liang)密度的優勢被挖(wa)掘(jue),但又要對電池安全乃(nai)至整車安全作出更嚴苛的要求。
此時2017年的《新能源汽車生產公司(si)及產品準入(ru)管理規定》中,GB/T31485-2015里(li)明確(que)指(zhi)出電池針刺項目(mu)已(yi)被列(lie)入(ru)不執行。
在國(guo)際(ji)上(shang),像是IEC626603這(zhe)(zhe)些(xie)規范標(biao)準也(ye)沒有將電(dian)池針刺實驗(yan)作為電(dian)池安全(quan)性進行考量。三元鋰離(li)子電(dian)池這(zhe)(zhe)幾年能夠快速(su)發展,也(ye)受(shou)益(yi)于此(ci)類單項項目不執行。
尤其(qi)各大(da)車企加(jia)大(da)精力投(tou)入到BMS管理系統的(de)研(yan)發跟設計之(zhi)后(hou),可以更(geng)加(jia)有效和更(geng)安全的(de)讓電(dian)池保持在(zai)較(jiao)佳(jia)的(de)工(gong)作狀態(tai)下。
電(dian)池高溫(wen)和低(di)溫(wen)下運作(zuo)地平衡,電(dian)芯間氣凝(ning)膠地使用、過充過放地保護(hu),乃至電(dian)池短(duan)路毫秒級的高壓斷電(dian)機制等(deng)都讓(rang)電(dian)池包的安全進一步得到(dao)保障(zhang)。
另外,為了保證電芯的(de)安(an)全(quan),電池包(bao)殼體往往采(cai)用高(gao)強度(du)的(de)鋼(gang)材(cai)甚(shen)至全(quan)鋁合金材(cai)質打造,尤(you)其是底殼,面(mian)對(dui)來(lai)自(zi)路(lu)面(mian)的(de)各(ge)種(zhong)威脅,它是保護電芯安(an)全(quan)的(de)第一(yi)道物(wu)理關卡。
在日常(chang)用(yong)車(che)壞境下(xia),電池包外殼體(ti)被鋼針(zhen)直接(jie)穿刺(ci)的(de)可能性非常(chang)之低,以近兩年用(yong)戶使(shi)用(yong)純電車(che)型的(de)情(qing)況來(lai)看(kan),還(huan)未有該針(zhen)刺(ci)事(shi)件發生,所(suo)以如(ru)此極端和(he)低概率事(shi)件很難直接(jie)威(wei)脅到被保(bao)護起來(lai)的(de)電芯安全。

 




