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史上最嚴格的安全測試已經通過,“自燃”將成為電動汽車的發展史。

  當你想買一輛電動汽車時,是什么導致你望而卻步?有些人的回答是電池壽命,更多的人擔心安全問題。近年來,電動汽車一方面給人們帶來便利,如節約成本、綠色出行等; 另一方面,關于電動汽車的負面新聞也在不斷糾纏。在這些負面聲音中,最常見的聲音來自電池安全-自燃。

  其實,無論是電動汽車還是燃油汽車,自燃的多數起因都是汽車內的電路出現故障,而在電路出現故障的情況中,又以電池出現故障的情況居多。用戶的這種擔心是一種多余嗎?筆者看來,恐怕未必。

  不知還有多少人有印象,去年的同期,在全球范圍內,連續發生了多起電動汽車自燃事故。接二連三的電動車自燃事故,讓很多非電動汽車車主甚至不敢把車停在電動汽車的旁邊,以避免殃及池魚的慘劇發生。而更多的消費者也開始更加擔心電動汽車上核心部件動力電池的安全問題。那么,是否有解決辦法呢?

  根據筆者了解的情況,以目前的技術水平,似乎仍然沒有哪種辦法可以完全解決動力電池的安全問題……

  那么問題來了,為什么動力電池的安全問題遲遲無法解決呢?這是個古老的問題,不如先從動力電池的種類聊起。

  動力電池兩強爭霸 安全才是獲勝關鍵

  談起動力電池的種類,目前在市面上經過激烈的競爭留存下來的兩個選擇分別是——三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池。兩種動力電池各有優缺點,具體情況如下:

  三元鋰電池:這是最早開始普遍應用的動力電池之一,其具有能量密度高、振實密度高的特性。但同時,其最大的弊端在于安全性差、耐高溫性差、壽命差、大功率放電差等問題。

  磷酸鐵鋰電池: 與這種電池相比,壽命更長,充放電比高,安全性好,耐高溫性好,元素無害,成本低。它也不是沒有缺點,它的缺點是能量密度低,振動密度低。

  磷酸鐵鋰電池

  從兩種常用的動力電池的特性上不難看出,它們各有優缺點,都不太完美。但對于電動汽車當下的發展來說,又必須要使用。于是,為了保證其安全性,最好的辦法就是在電池模組、電池包的設計結構上動手進行優化,例如采用更加堅固的金屬外殼打造電子模組或電池包。但這些方式,仍舊僅僅是對動力電池的安全性進行優化,可以提升的空間還是有限。

  既然,針對動力電池的安全問題,行業內只能依靠技術優化將危險將至最低,那如何保證電動汽車的安全性呢?自然是只能依靠行業的準入標準等,依賴非常嚴苛的試驗來保證動力電池的在使用中的安全性。

  此前,筆者也曾參觀采訪過多種電池安全的實驗室,這些試驗,都是盡可能模擬電池在日常使用過程中的可能會出現的短路狀態,以測試電池的安全性能。其中,對于動力電池的測試當中,最為嚴苛的當然是針刺試驗。

  電動汽車的電池組和電動機組件

  又一次針對針刺試驗的挑戰

  針刺試驗是對于鋰電池安全測試試驗當中最為復雜的,因為其原理是通過外力扎入的鋼針,導致電池產生內短路點,一般情況下,鋰電池的能量都會通過內短路點在短時間內快速釋放(最多會有70%的能量在一分鐘內釋放),導致溫度在短時間內急劇上升,繼而引發連鎖反應,從而導致熱失控。

  為什么針灸測試是鋰電池測試最嚴格的方法?主要原因是三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池都很難通過測試。但事實上,想象一下,在現實生活中,電動車最極端的情況是一場車禍。在車禍中,電池被異物刺穿并不是不可能的。而且,電動汽車在車禍中燃燒甚至爆炸更危險。

  因此,針刺試驗對于動力電池的安全性檢測,是有著極高的重要性的。當然,不能否認的是,針刺試驗的確被行業“選擇性擱置”,但究其原因竟然,正是上文提到的沒有一款三元鋰動力電池可以通過針刺試驗。

  真的沒有任何一款動力電池可以通過針刺試驗嗎?日前,有這樣一個視頻在網絡上流傳開來,視頻如下:

  從視頻上可以看到,一種全新的動力電池成功的通過的針刺試驗。這無疑是為行業的發展又一里程碑。如果一款動力電池連針刺試驗都能安全通過,這意味著電動汽車的安全系數得到了飛躍式的進展。

  從視頻中我們可以明顯的看到,三元鋰電池在被針刺穿的一瞬間就發生了爆燃,溫度超過500攝氏度,場面與文章開頭提到的電動車輛自燃的場景非常相似。

  某電動汽車在上海自燃事件錄像,場景與三元鋰電池的針刺試驗很像

  磷酸鐵鋰電池的結果相對較好,并沒有發生起火燃燒的現象,唯一的隱患在于電池表面的溫度卻高達200到400攝氏度,這樣的高溫極有可能引燃附近的可燃物,進而引起火災。

  這場實驗中最為搶眼的是一款名為刀片電池的測試品,刀片電池在被刺穿的時候,并沒有任何的異常表現,甚至連冒煙都沒有,結構依舊穩定。通過溫度傳感器顯示,電池表面的溫度只有60攝氏度,甚至低于夏季北京地面最高70攝氏度的溫度。

  三節動力電池測試結果

  這款通過針刺試驗的刀片電池,究竟是什么呢?

  刀片電池是比亞迪最新研發的超級磷酸鐵鋰電池,之所以有這樣一個名字,是因為這一次比亞迪將電芯做成了“刀片”形狀。

  比亞迪刀片電池

  電池做成“刀片”有哪些好處呢?

  比亞迪的刀片電池首先帶來的改變就是安全性,這個在針刺試驗的狀況已經可以說明了。筆者了解到,比亞迪在刀片電池上使用了全方位高溫“陶瓷電池”技術來保障電池安全。

  在高風險安全位點全面使用耐高溫和具有優異絕緣性能的高溫陶瓷涂層,如極耳陶瓷、陶瓷極柱等應用,讓比亞迪刀片電池的安全性能得到極大的提升。

  除了安全性能方面的提升,刀片電池的長度還是可以根據電池包的尺寸進行定制,最長可以做到2米多。這讓刀片電池在成組時可以跳過“模組”,直接組成電池包。這也大大簡化了電動汽車的組裝過程。

  比亞迪刀片電池生產車間

  從行業而言,刀片電池的出現對于電動汽車及動力電池兩個行業都具有重大意義。在動力電池行業里,無疑可以促進行業的再度創新,相比此前因為“大家都做不到”導致對安全性意義最大的針刺試驗“暫時擱置”,現在刀片電池做到了,必然會促使行業內的人士加大創新力度,去努力爭取讓動力電池的安全性都提升至可以通過針刺測試。

  對于電動汽車行業而言,一方面,刀片電池提升了電動汽車的生產效率;另一方面,也進一步提升了電動汽車的安全性,尤其是在極端條件下(車禍等)的安全性,提升車主的安全性。

  對于消費者,電動汽車的安全性提升了,也就可以更好的打消消費者此前在選購電動汽車時的憂慮,繼而推動電動汽車的銷量。

  將安全放在第一位的比亞迪交出硬核答案——刀片電池

  不得不說,刀片電池是比亞迪交出的一份硬核答案。硬就硬在電池的升級是實實在在的秀肌肉,展現硬實力。顯然,這項技術的革新對于行業發展、消費者應用都是有著決定性意義的。

  正如開篇提到的,比動力電池的安全決定了電動汽車的安全,電動汽車的安全則決定著駕駛者與乘坐者的安全。如今,最為普遍的設計是將決定安全的電池包布置在汽車的底部,目的是防止電池包受到撞擊破壞。但是放在底部就要面對可能出現的磕碰問題,在一些極端情況下,比如電池包外殼就可能被劃破、刺破,傷及電芯,甚至有刺穿整個電池包的風險。

  從這樣的一場測試可以看到,刀片電池即使在遇到極端的情況時,即便是遭遇電池被貫穿的最惡劣情況,電池表面的溫度也不會超過60度,從而保證了電動汽車既也不會起火、更不會爆炸,如此最大程度保障了駕駛者與乘客的人身安全。

  比亞迪哈涅夫將率先采用刀片電池

  筆者從比亞迪方面得到的消息稱,如此安全可靠、性能優越的刀片電池將率先搭載在漢ev車型上。由此可見,漢ev的推出或將徹底改變電動汽車安全的現狀。

  眾所周知,比亞迪最早以電池起家,對于電池的研發可謂是看家本領。旗下電池種類眾多,不僅包括三元鋰電池、磷酸鐵鋰電池還包括應用于手機的鈷酸鋰電池等。但是無論做哪種電池,“安全”在比亞迪內部始終都被定義為最高等級。

  由于比亞迪始終把安全放在第一位,所以在量產電池的技術選擇上顯得就相對有些“保守”。但提升產量相比提升電池的安全性來說,實現起來顯然會更加容易。比亞迪寧可抱著犧牲產能先保證安全的這種“保守”態度,換來的是電池安全性更高的結果。這顯然是對所有終端用戶的負責任的態度,展現了一家以技術立身企業的擔當。

  看過往,16年超過70萬的新能源汽車裝車記錄中沒有發生過一起電池安全事故,足以充分展現比亞迪電池的安全特性。

  比亞迪方面告訴筆者,電池的材料決定了電池的安全性極限,當下,在電池材料沒能有創新材料改善性能的情況下。業內對三元鋰電池能量密度的過分追求已經觸碰到比亞迪嚴防死守的安全底線。因此比亞迪才決定研發“刀片電池”,給新能源汽車行業提供更加安全的動力電池,推動新能源汽車行業的健康發展。

  刀片電池的推出是行業的一個里程碑式的發展。之后,也許 “自燃” 將完全成為電動汽車發展的歷史,并最終從電動汽車詞典中刪除。然而,比亞迪仍不會停止創新的步伐,繼續探索電池發展的可能性,并為電動汽車走進千家萬戶,讓綠色出行盡快普及而前進。

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