最近,電池行業兩大巨頭,寧德時代和比亞迪的高管居然因為針刺實驗在微博上撕起來了。作為吃瓜群眾的我去圍觀了一圈,發現事情是這樣的:
寧德時代董事長曾毓群在年度業績說明會上,回答投資者提出的有關電池安全問題時,稱「有人把濫用測試的通過等同於電池安全」,並表示寧德時代的安全措施主要集中在碰撞、充電、浸水以及電池設計製造等方面。
雖然他並沒有指名道姓地說出是「哪些人」,不過隨後比亞迪銷售公司副總經理李雲飛直接發微博回懟:不服來扎!
此前,比亞迪曾經做過刀片電池、三元鋰電池機磷酸鐵鋰電池的針刺對比測試,至少從該實驗的結果來看,刀片電池完勝。
▲ 刀片電池
▲ 三元鋰電池
▲ 普通磷酸鐵鋰電池
既然高管都親自下場了,網友們自然是看熱鬧不嫌事大,開始熱烈討論起這兩位大佬到底誰說的對,今天我就收集了關於此次事件的幾個問題,跟大家好好聊聊。
■ 什麼是濫用測試?
首先我們要理解,寧德時代說的「濫用測試」是什麼。動力電池的測試一般包括安全測試和濫用測試,其中擠壓和針刺測試屬於濫用測試。
濫用測試的目的其實就是強制電池出現內部短路,引起熱失控,來驗證電池在非正常工況和極限條件下的安全性。擠壓測試意思是通過外部壓力,讓電池內部結構發生變化,進而發生短路;針刺則是直接讓正負極接觸造成短路。
▲ 針刺測試原理
如果說擠壓還有可能運氣好,沒把電池擠壞,進而引起熱失控的話,那麼針刺可謂是必然引起短路和熱失控。根據初中物理知識,一根導線直接連正負極是肯定造成短路的,進而引起熱失控。
另外濫用測試並不是電池行業獨有的測試,舉個最簡單的例子,玩具就需要經過濫用測試,模擬熊孩子可能會幹的一些「意想不到」的破壞性行為。
■ 聽說國標取消了針刺測試?
確實,在最新的強制性國標中取消了電芯針刺試驗,並且還取消了電芯跌落試驗、電芯低氣壓試驗、電芯海水浸泡試驗、電池包跌落試驗以及電池包翻轉等試驗。
至於取消的原因,《電動汽車用動力蓄電池安全要求》給出的理由是,IEC等國際標準也沒有針刺試驗,並且針刺試驗的失效模式與實際用車不相符。
的確,針刺並不是日常用車中常見的場景,並且用不同材料、粗細、鏽蝕程度的針,試驗結果也不同。舉個例子,實驗證明,用不同材料的針進行測試,電池熱失控的速度為銅針最快,鋼針次之,塑料針短時間內甚至沒有反應。
■ 磷酸鐵鋰在濫用測試中有絕對優勢?
不得不說,三元鋰電池因為材料特性,通過針刺測試的難度較大。因為三元材料活性高,達到分解溫度後還會釋放氧氣,進而會加速高溫作用下的連鎖熱失控。
而磷酸鐵鋰的放熱反應啟動溫度高,一般500℃以下不會有問題,高溫下也不會釋放強氧化性物質助燃;另外磷酸鐵鋰電池失控時放熱慢、產熱少。這也是大家都說磷酸鐵鋰電池安全的原因。
我們回顧上文提到的,比亞迪做的針刺對比試驗,普通的磷酸鐵鋰電池的試驗結果確實要優於三元鋰。而刀片電池因為採取了長條形電芯的設計,所以散熱面積比較大;並且長條的形狀讓它的短路迴路長,所以產熱能力也相對下降。一方面產熱下降,另一方面散熱加強,刀片電池的溫升速度就會比較慢。
因此,單看安全方面,比亞迪的刀片電池作為磷酸鐵鋰電池,屬於「老天賞飯吃」,三元鋰再怎麼努力也是個弟弟;並且比亞迪還通過「刀片」的結構進一步加強了其安全性。先天優勢加後天努力,對手在這方面還有劣勢,這三點可能是比亞迪敢喊話寧德時代「來扎」的原因。
■ 搭載三元鋰電池的車主們慌了?
大可不必。其實就像寧德時代說的一樣,雖說三元鋰在先天安全性方面有劣勢,但後天的補強依舊不能忽視。現在主流廠商的三元鋰電池,都會配備溫度傳感器、洩壓閥、BMS系統等預防電池熱失控;還會利用隔熱絕緣材料降低熱擴散速率;另外更加堅固的外殼也能避免碰撞、穿刺等外力幹擾引起的電池失控。
我們能看到,比亞迪的針刺測試,測的都是電芯,但其實放在日常使用過程中,有保護殼的電池包被某種尖銳物體穿透的概率還是比較低的。
換句話說,三元鋰的劣勢是放熱啟動溫度低、放熱量大等,那麼只要努力保證它的放熱在可控範圍內,就能避免自燃問題。
■ 寧德時代說的對不對?
那麼寧德時代「內涵」比亞迪的這幾句話到底有沒有道理呢?我只能說我同意他的前半句,即「電池的安全和電池的濫用測試是兩回事」這句。因為電池的安全還與過充、碰撞、泡水、結構設計、BMS等等因素息息相關,濫用測試或者針刺測試只是其中的一小部分。
但比亞迪倒也沒有說過「通過濫用測試電池就安全」,在刀片電池的發布會上,比亞迪表示刀片電池通過了各種安全測試,他們也從結構設計、過充保護等多個方面展示了刀片電池的厲害之處。
我傾向於比亞迪可能是覺得針刺測試的形式更勁爆、更適合宣傳,並且也正好是刀片電池的優勢,才把這一點放大了說的。從結果來看,這一策略很不錯。
■ 磷酸鐵鋰沒有缺點?
當然不是,理論上來講,三元鋰的高能量密度是磷酸鐵鋰比不了的;另外,低溫性能差也是磷酸鐵鋰電池的弱點。李想就曾在微博上質疑刀片電池的低溫性能和重量。
不過比亞迪銷售副總經理李雲飛也同樣在微博回復了質疑:
但是吧,目前沒有任何一家媒體在冬季測試過漢EV的低溫性能,畢竟這車6月上市。因此刀片電池是否已經像李雲飛說的那樣,解決了李想提出的質疑,我們不敢下定論。作為新能源媒體人,在沒拿到實車進行測試之前,我不敢站隊,選擇保持中立客觀。如果今年冬天我們能拿到試駕車的話,一定會給出大家一個公平合理的答案。