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3月29日,比亚迪对外发布了磷酸铁锂刀片电池。同时,比亚迪刀片电池“针刺试验”视频也被分享了出来。只是这项试验的结果,以一种不可控的方式演变成了那只引发飓风的“蝴蝶的翅膀”。

针刺试验,是指利用钢针刺穿电池极板,瞬间触发电池内部短路,引发热失控,从而验证动力电池安全性能的试验。

在针刺试验的测试中,比亚迪的“刀片电池”在被钢针穿透的情况下,无明火、无烟,且表面温度维持在30-60度,而同样测试条件下的三元锂电则剧烈燃烧,表面温度甚至超过了500摄氏度。

针刺试验是目前动力电池安全性试验中最为严苛的一种。尤其是新能源汽车领域,电池带来的车辆起火隐患一直备受诟病,成为了市场和消费者对新能源汽车安全隐患方面无法避开的质疑焦点。

随着刀片电池被比亚迪推向前台以及针刺试验的验证,比亚迪董事长王传福表示,“刀片电池体现了比亚迪彻底终结新能源汽车安全痛点的决心,更有能力将引领全球动力电池技术路线重回正道,把‘自燃’这个词从新能源汽车的字典里彻底抹掉。”

这本是一场证明电池安全性的试验,看起来与传统燃油车公布碰撞测试结果没有本质的区别。但意外在一个多月后出现了。

针刺之痛

5月11的宁德时代2019年度业绩说明会上,董事长曾毓群在被问及如何评价比亚迪刀片电池时,表示刀片电池仅是2016年量产的CTP结构创新概念中的一种,并暗示其并非最优选择。对于“电池安全检测”相关问题,曾毓群认为电池的安全和电池的滥用测试是两回事,“有些人把滥用测试的通过等同于电池的安全”,引发热议。

当晚,比亚迪汽车销售公司副总经理李云飞在微博发文表示,“不服?那也来扎一下吧!针刺是难度最大的,堪比登珠峰!”

同时也有感兴趣的网友@小鱼锂电,对宁德时代的811三元锂电池进行了针刺实验。在钢针贯穿之后,电池单体迅速起火燃烧。

于是便有了5月22号和5月23号宁德时代的两场针刺实验。只是没想到,这两场测试,都意外翻车。

5月22日晚,宁德时代公布的视频显示,钢针触碰到保护电池的钢板后折断,未能穿透电池包,并配文表示“是什么阻碍宁德时代做针刺测试?是技术?是体质?是巨头的面子?不,是钢针!”

但这次试验并没有迎来宁德时代期待的掌声。本应作为试验样品出现的电芯,宁德时代将其替换成了电池包。而本应该刺穿电池的钢针,折断了。没有达到让针贯穿极板,以便使电池短路,从而观察电池的热失控情况的目的。

为了挽救局面,应对网友质疑,宁德时代在23日发布了自家5系、8系两款三元电芯通过针刺测试的视频。虽然针刺了,但没有完整展示出电池单体的刺穿情况再次引发讨论。国家标准是要求完全贯穿。

视频发布同时,宁德时代同样搭配文字,“宁德时代早在2017年就已掌握三元电芯通过针刺测试的技术,但是为什么没有推广?通过针刺测试=电池安全吗?”

你来我往之间,两大巨头之间火药味瞬间暴涨。

24日晚,比亚迪销售有限公司副总经理李云飞在微博回应称,“刀片电池自3月底发布至今,也只是客观地讲述各种电池的品类特性和优点劣势,三元电池不安全等,这些都是行业共识和常识,没有提谁,也从未针对过谁!”并详细列出了5条关于针刺试验的测试条件和必要性。

一枚小小的钢针,就这样打破了动力电池领域以往的平静。但造成两大动力电池领域巨头隔空辩论的原因究竟是什么?比亚迪的钢针到底动了谁的奶酪?这场较量中真正争论的是什么?

理解偏差

毫不夸张地说,电动汽车的命运就掌握在动力电池的手中。电动汽车的续航能力、经济性、能量密度、充电速度以及安全性能等等方面,都取决于那块电池。

条条道路通罗马,“不唯一”是这个世界的普遍规律之一。因此,虽然同为电池,但也有技术路径的差别。当前,新能源汽车市场常用电池分别为三元锂电池和磷酸铁锂电池,

由于技术路线的不同,两种电池在不同方面表现出的产品特征也不尽相同。如磷酸铁锂电材料本身热稳定性好,且不依赖稀有金属“钴”但能量密度低于三元电池等。总而言之,两者各有优劣。但在安全性方面,磷酸铁锂电池显然是更胜一筹的。

中国科学院院士、中国电动汽车百人会副理事长欧阳明高认为,电池安全事故就是发生热失控,而热失控有很多诱发因素。针刺实验是用来模拟这些热失控诱因的一种方法,是非常有效也非常严酷的一种热失控测试方法。

针刺实验中,通过针刺实现动力电池内部正负极出现段路,从而引起热失控,借此验证电池在极限工况下的安全性。

在2015版电动汽车强制性国标中,动力电池针刺试验是硬性要求。不过在最新的《电动汽车用动力蓄电池安全要求》中,电池单体针刺测试已不再作为国家强制性标准出现,代替这一强制性标准的是电池系统热扩散试验。由于针刺试验所模拟的情况非常极端,能够通过的电池少之又少。考虑到它的通过难度后,国家标准也并未把它纳入强制执行的范围内。

新标准就电池包或系统中的电池单体对热扩散试验给出了两种触发热失控的推荐方法,一个是加热触发热失控,另一个是针刺触发热失控。制造商可以任选其一,也可自行选择其他方法来触发热失控。也就是说,电池单体针刺实验并不是完全被删除。能够通过针刺试验,也意味着电池在应对包括异物穿刺/挤压以及负极析锂诱发内短路等极端情况下,具备足够高的安全性。毕竟连远高于国标的试验都能通过,那现行的标准自然也胜任有余了。

虽然官方给出的解释是针刺测试和实际应用场景不符,但这一实验的重要性,谁也无法忽略。退一万步说,既然是二选一,能完成严苛的针刺实验固然最好。欧阳明高表示,“不管法规怎么变,它都是我们进行电池产品开发、电池性能检验的一个非常重要的手段。”

根据资料显示,宁德时代是最新版GB《电动汽车用动力蓄电池安全要求》的起草单位之一。有意思的是,按照宁德时代自述的,早已掌握了电芯穿刺的技术,那为何提议取消针刺试验,从而用其它试验方法取而代之?为自己筑起更高的技术壁垒,不是更好么?

实际上是由于针刺标准太过严苛,能量密度更高但化学物质更为活跃的三元锂电池根本无法通过该测试。如果作为强制性标准出现,众多搭载三元锂电池的车型将面临电池慌。

数据显示,2019年我国动力电池累计销量75.6GWh,其中三元锂电池累计销量53GWh,占总销量70%;磷酸铁锂电池累计销量20.6GWh,占总销量比仅27.2%。可以看到,三元锂电池仍然是市场主流。

当新能源自燃事件频发,电池安全再度让众人聚焦。相比三元锂电池而言,磷酸铁锂电池天生具有稳定性更高、安全性更强的特点。

比亚迪日前便发布的“先锋”刀片电池,不仅安全性高,并在安全的基础上,通过改变结构来提升续航里程,从而满足市场需求。因此这一电池技术路线在能量密度短板有所补强后,极有可能再度强势回归。

钟述

简单的针刺实验之争背后,是比亚迪和宁德时代两大巨头的技术路线和市场的争夺。这场争论,无论是行业发展的规范,还是受众的知识普及,都有极大推动。

如果不是这场针刺大战,人们对或许对比亚迪的刀片电池还只停留在字面意义上的安全。但在目前态势的推动下,比亚迪大可笑到,这根针你刺不刺,请随意,我先刺为敬!

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