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电池安全,一根钢针就能定夺吗?

作者:中国储能网新闻中心 来源:电池中国网 发布时间:2020-05-31 浏览:
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5月,动力电池领域的精彩大戏,非宁德时代与比亚迪的网上互怼莫属,一场围绕“针刺试验”判定电池是否安全的戏码赚足了消费者的眼球,但是并没有给产业发展带来些许助益,甚至还让消费者更加感觉:电动汽车易燃、不安全。

巨头之间积攒已久的“暗战”  

宁德时代、比亚迪,一个是国内动力电池装机量第一,一个是装机量第二。作为两大巨头,无论是市场,还是技术或者其他方面的较量一直都在暗中进行着,但有时也会搬上明面。此次,这场围绕针刺试验的较量,实际上就是长期暗中较劲的大爆发。我们不妨来看一下时间线:

3月29日,在比亚迪“刀片电池”发布会上,比亚迪直接进行了一场“刀片电池”与普通磷酸铁锂、三元电池的“针刺试验”对比。比亚迪董事长王传福在发布会上表示,“刀片电池”将把“自燃”这个词从新能源汽车的字典中彻底抹掉,同时还要“改变行业对三元电池的依赖,将动力电池的技术路线回归正道”。此话一出,可谓锋芒毕露。

回顾我国动力电池产业发展历程可以发现,宁德时代正是凭借三元电池,迅速超越比亚迪,拿下国内乃至全球动力电池出货量“桂冠”。因而,王传福的这番表态,有人认为直指宁德时代。

在随后的一个月内,宁德时代并未对此作出回应。然而,在5月11日宁德时代2019年业绩说明会上,有人针对此事询问宁德时代董事长曾毓群的时候。曾毓群作出了回应。

5月11日,曾毓群在回答投资者问题时表示,“电池的安全和电池的滥用测试是两回事,但有些人把滥用测试的通过等同于电池的安全。”众所周知,针刺试验就属于滥用测试的一种,而曾毓群这番回答也被认为是宁德时代对比亚迪的首次回怼。

此外,曾毓群还在业绩会上表示,“‘刀片电池’是宁德时代2016年量产的CTP结构创新概念中的一种,目前公司已经选择并量产CTP结构创新里最优的几种,”这句话翻译一下就是,“刀片电池”并非他们认为的最优CTP结构创新,宁德时代现在的CTP-0、CTP-1、CTP-2都要优于“刀片电池”。

面对宁德时代的这番回怼,比亚迪马上接招。比亚迪汽车销售公司副总经理李云飞在曾毓群此番言论当晚就回击称:“不服?!那也来扎一下吧!”

实际上,李云飞的回怼并没有激怒宁德时代,反而是看热闹不嫌事大的吃瓜群众火上浇油,一下子把“巨头”给激怒了。

5月21日,一位名为小鱼锂电的微博博主发布了一段宁徳时代NCM 811电芯的针刺试验,电芯瞬间燃爆,对于非专业人士这个场面应该是非常骇人的,该试验也瞬间“激起千层浪”。

到此时,宁德时代终于被迫被拉到“针刺试验”这个话题上了。

不过,宁德时代接下来的应对措施可谓大跌眼镜。宁德时代竟然搞了一个“钢针刺电池包,而非刺电芯”的试验,证明其“电池包绝对安全”,这一应对不仅暴露出对电芯针刺试验的无知,偷换概念,还有把网友的智商摁在地上摩擦之嫌。

针刺试验的重点是模拟电池内部短路之后,可能引发的各种安全隐患,重在模拟内部短路,目的也是一定要内部短路。很显然,宁德时代这个试验的目标是证明“外力”不会导致其电池短路。

这个试验也直接将此次争论推向高潮,批评声音纷至沓来。

尽管在接下来的几场回应中,宁德时代对三元电池针刺试验、电池系统安全及整车整体安全都进行阐述,但吃瓜群众对此并不买账,他们的关注点显然还是在针刺试验上。

针刺试验本质是验证材料及电芯的安全特征  

回归到比亚迪与宁德时代关于“针刺试验”的焦点来看,实际上还是在材料及电芯层面争论磷酸铁锂和三元电池哪个安全性更高。然而,从市场应用角度及情况来看,这种争论并没有多大意义。

从材料本征来看,磷酸铁锂的安全性是天生的,是明显优于三元材料的,因而在针刺试验上也更容易通过。

值得注意的是,从材料角度来看,目前有着较大规模应用的钛酸锂电池,其安全性要比磷酸铁锂电池还高。“钛酸锂电芯不仅可以通过普通的针刺试验,还可以放入水中进行针刺试验(水浸针刺试验),”据银隆新能源提供的试验数据显示,将钛酸锂电池完全浸泡在3.5%NaCl溶液中(模拟海水成分),用钢针刺穿也不会发生漏液、爆炸等情况,安全性更高。这也是为什么目前在电动公交客车领域,除了磷酸铁锂外,钛酸锂为何会受到青睐的原因之一。

但是如果仅仅从材料本身来比较安全性,不从整体安全设计,乃至市场应用角度考虑显然是不可取的。从最近几年发生的电动汽车自燃事故中,搭载磷酸铁锂电池的电动汽车自燃事故也时有发生。这也反映出仅从材料及电芯层面验证电池安全性并不可取。

另一方面,从技术角度来看,也并非材料安全风险越高,其发生事故的可能性就一定越大。比如我们手机上用的钴酸锂电池、特斯拉用的NCA三元电池,其材料及电芯安全风险都要高于NCM三元电池,但是都达到了应用的安全水平,我们很少去担心相关产品的安全性。

针刺试验争论的背后影响  

在小编看来,磷酸铁锂和三元电池关于针刺试验的争论,还可能会对消费者的判断产生误导,让消费者产生三元电池穿刺就会着火、不安全的潜意识,最终伤害的是整个产业。

同样从材料本征来看,磷酸铁锂电池能量密度相对三元电池较低,目前应用的乘用车车型其续航主要在400km左右。比亚迪通过“刀片电池”结构创新,提升了电池包体积利用率,使得比亚迪汉续航可以达到600km。

对于其他企业来说,如果不具备这种技术(抛开专利制约不谈),仅从材料本身努力,磷酸铁锂可以挖掘的潜力有限,相同体积下目前尚无法超过三元电池的能量密度,想要配套更长续航里程的车型,机会较少。

即便是通过结构创新的“刀片电池”,其系统能量密度也只有140Wh/kg左右,与目前主流的三元电池能量密度可达160Wh/kg仍有一定差距。

人们对美好生活的向往是不会止步的,对于电动汽车续航里程、充电速率、使用寿命也一样,续航的追求是向前的。如果我们因为顾忌“安全风险”就止步不前,续航停留在400km、500km显然也不现实,也无法与传统燃油车相竞争。

而在续航里程方面,三元电池能量密度的优势就显现出来了。事实上,目前市场上电动乘用车电池主要由三元电池提供动力也反映了长续航的追求趋势。

当然我们也应该看到近年来磷酸铁锂电池技术的进步,以及其优异的安全性、循环寿命和低成本等特性,也推动一些乘用车车企在600km以下车型开始考虑换装磷酸铁锂电池。

事实上,从以上这些可以看出,磷酸铁锂与三元电池正是这样一种互补并存的关系,更有利于产业的积极健康发展。

电池安全,一根钢针就能定夺吗?

电动汽车的安全涉及多个层面,我们在讨论电动汽车电池安全性的时候,也要分为电芯、模组、电池包、功能安全4个层面。电芯本体安全只是其中一个层面,而针刺试验是电芯安全性测试的一个方面。并不能因为电芯安全了,整车就一定安全;同样也不是说电芯不“绝对安全”,整车就一定不安全。

“电芯通过了针刺试验,并不代表电动汽车电池是安全的;电芯通不过针刺试验,也不能说明就一定不安全。”清华大学动力工程与工程物理博士张抗抗表示,近些年随着主机厂、电芯厂的技术进步,从系统整体层面保证安全的技术水平越来越高,对电芯本体安全的要求反而不像之前那么高,但是业内也有基本的安全要求设计。正是各个环节都满足了基本的安全要求设计,造出的车才能达到足够安全。

尽管这次“针刺试验”的争论并没有太大必要,但是也可以看出产业界、消费者对于动力电池以及电动汽车安全的日益重视,实际上这也是一种好事,也只有消费者、企业、政府各个层面对于“安全”的高度重视,才能促进这个产业真正健康、安全发展。我们也乐见巨头们关于安全的讨论,不仅仅只是好奇“吃瓜”。

撰稿:方倾燃

关键字:动力电池 安全

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