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刺中行業痛點,刀片電池針刺測試引發熱議

【EV視界綜合報道】2020年3月底,新能源汽車引領者比亞迪宣布正式推出刀片電池。發布現場播放的一段對比三種電池針刺實驗的視頻顯示,刀片電池攻克了電池內部短路引發的熱失控,成功征服了針刺穿透測試。一石激起千層浪,這一測試直接刺中了動力電池行業的最大痛點,引發行業內外廣泛關注和熱議。

動力電池熱失控威脅生命安全

鋰電池的發熱和熱失控,我們其實并不陌生,從筆記本電腦到智能手機,因為使用不當、設計缺陷等原因而導致過熱或爆炸的示例時有發生。而電動汽車龐大的電池包覆蓋成百上千個電池單體,只要一個單體發生短路引發熱失控,整個電池包就有可能被殃及,造成安全事故。

導致電池單體熱失控的原因有很多,比如外力破壞、高溫炙烤、生產工藝缺陷等等。不同的電池單體由于材料不同、設計不同,在發生短路后,熱失控的劇烈程度會不一樣。一般來說,三元鋰電池熱量釋放劇烈,表現為爆燃或者自燃;鐵鋰電池熱量釋放慢,表現為噴煙,或者噴煙后自燃。

熱失控的劇烈程度,與電池自燃的概率正相關,這直接關系到乘坐者的生命安全。鑒于新能源車自燃事件頻發,新國標也明確增加了電池熱擴散實驗,要求電池熱失控后5分鐘內不起火不爆炸,為乘員預留安全逃生時間。

針刺測試刺中新能源車行業痛點

內部短路是電池熱失控的罪魁禍首。那么,如何在電池開發時驗證內部短路引發熱失控的狀態?針刺測試看似有些極端,但其實是最直接的試驗方法。

針刺測試,就是在實驗室環境下,利用鋼針刺穿電池單體(或者模組),強制破壞電池內部結構,造成內部短路,進而引發熱失控。在GB/T 31485-2015《電動汽車用動力蓄電池安全要求及試驗方法》中,能夠在針刺貫穿后1小時內不爆燃、不起火的電池,才算通過針刺測試。

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通過針刺測試視頻我們可以看到,在同樣條件下,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℃,并發生極端的熱失控——劇烈燃燒現象,電池表面的雞蛋被炸飛。傳統塊狀磷酸鐵鋰電池在被穿刺后無明火,有煙,表面溫度達到200℃~400℃,電池表面的雞蛋被高溫烤焦。刀片電池在針刺穿透后無明火、無煙,表面溫度在30-60℃區間。

在眾多電池安全測試中,針刺測試是業內公認最難通過的,被稱為“電池安全測試領域的珠穆朗瑪峰”。測試視頻讓人們親眼目睹、直觀感受到該項測試的震撼,也證明刀片電池無可比擬的安全優勢。

由于針刺測試對三元鋰電池過于嚴苛,特別是近年來三元鋰電池追求高鎳化,使得熱穩定性進一步下降,因此針刺測試每刺一針,都刺在了動力電池行業的痛點之上。也因此,自2017年開始,針刺測試不再作為動力電池安全測試的強制標準,而在新國標中,針刺測試干脆被直接拿下。

多場景,針刺測試和日常用車聯系緊密

針刺測試不僅僅是一項濫用測試,它和我們日常用車聯系其實非常緊密。首先,生產工藝缺陷、電池遭遇過充過放,都有可能導致鋰離子電池內部生長出枝晶,枝晶刺穿電池內部的隔膜后,就會導致內短路引發熱失控;相鄰車輛起火等外部熱源的炙烤下,電池內部也有可能發生內短路,導致熱失控。

另外,乘用車動力電池包放在車輛底部,車輛托底、碰撞時電池包受到擠壓發生變形,有可能傷及電芯,導致內短路,引發熱失控??傊?,鋰離子電池的特性決定,動力電池不可能絕對安全,因此,負責任的電池生產廠商會將開發測試標準盡可能“就高不就低”。

作為消費者,應當在選擇新能源車時擦亮眼睛,將動力電池的安全性作為重要參考指標,而不只是一味地追逐高續航。從行業層面看,刀片電池從技術上引領全球動力電池回到發展正軌,如果能在新能源車中大量普及使用,也勢必將幫助整個行業更加健康安全地成長。


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