比亚迪汉ev刀片电池自燃了-比亚迪汉刀片电池寿命
1.相比普通锂电池 刀片电池在安全性上有什么优势?
2.比亚迪“刀片电池” 跟 “自燃” Say Goodbye
3.把自燃抹掉? 比亚迪刀片电池全解析
4.比亚迪频频起火,刀片电池安全何在?
5.比亚迪汉纯电续航六百公里,奇迹还是谎言?电池能量密度揭秘
6.彻底终结电动车安全痛点?一文看懂比亚迪刀片电池
相比普通锂电池 刀片电池在安全性上有什么优势?
在上一期《电车知识学堂》中,我们介绍了目前主流三元锂电池对于电池安全的防护设计,而最近还有一款新型的电池频频被推上热搜,引起了广泛的讨论,它就是我们今天的主角---刀片电池。
“刀片电池”中的“刀片”指的是其单体电芯的形状,并非是什么前所未有的黑科技,它在化学层面上的本质仍然是我们熟知的磷酸铁锂电池,但通过不断优化的物理结构设计以及材料更新,它与三元锂电池的差距已经越来越小,今天我们就来看看比亚迪是如何做到的,新的刀片电池与三元锂电池相比有什么优势。
●?采用CTP思路提升空间利用率目前常见传统结构的电池包内部长这样(不分三元锂还是磷酸铁锂):
传统电池包内部结构
图中上半部分为6块模组,每一个模组都是由多个同样的小电芯封装组成,最后再将多个模组安装在带有固定横梁与纵梁的框架中,本身从电芯到模组的空间利用率在80%左右,而从模组到电池包要被连接部件和内部骨架挤占不少空间,空间利用率还要再损失一半,最终电芯只占电池包总体积的40%左右。
对于天生能量密度较高的三元锂电池来说还好,但对于原本能量密度难以做高的磷酸铁锂电池来说则明显限制了单体电芯的能量密度以及总容量的提升。
比亚迪刀片电?
对此,比亚迪选择先从电池的结构入手,突破传统电池框架的限制,打造了长条形的磷酸铁锂电芯,通过CTP(Cell?to?Pack)设计思路,直接取消了电池包内部的框架,通过横向密集排列的多排电芯,将内部空间的利用率提升到了60%左右。
最为直接的结果就是电池包整体的能量密度以及容量的提升。以搭载最新刀片电池的比亚迪汉EV为例,其电池包总能量为76.9kWh,能量密度140Wh/kg,工信部的续航里程能够达到605km,已经达到了新能源车续航水平的第一梯队。
新的CTP设计思路不仅让刀片电池在性能参数上达到了平均水平,由于减少了电池组装模组的端板、侧板以及用于固定模组的框架、螺栓等紧固件,还降低了部分制造成本,提升制造效率。
●?刀片电池的安全性
比亚迪的刀片电池和“刀”并没有什么关系,只是由于其电芯形状十分特别,又长又薄,就像刀片一样,故称之为“刀片电池”。应用在比亚迪汉EV车型上的电芯长度为1米,宽约10厘米,厚度仅为2厘米,单体电压3.34V,容量可达100Ah,这是之前的电芯形式上从未出现过的形状。
1、外力挤压
在之前的文章中,我们分析过锂电池会发生的最严重的安全性问题就是燃烧甚至爆炸,出现这些问题的根源在于电池内部的热失控,而避免热失控首先的要求就是在发生碰撞时,避免电芯收到外力挤压。
比亚迪的刀片电池在电池包的外侧依然设计有类似汽车防撞梁的吸能盒结构,能通过变形吸能来抵御对电池包本体的冲击,而刀片电芯则直接竖向紧密排列,并固定在电池包的边框上,让每块电芯本身也变成结构件,成为支撑电池包的横梁。一根薄薄的横梁起不到什么作用,但横梁数量一多,就会形成有点类似“一把筷子拧不断”的效果,并且面积最大,最容易发生弯折的部分正好面向车头与车尾,外部有更为充足的缓冲区域。
刀片电池在100-800kN的测试标准中,电池包只发生了轻形,未冒烟和起火,而在三点压强测试中,刀片电池最终可以承受445kN的压力,其可承受的碰撞、挤压强度确实比传统的电池包结构还要强。
2、电芯热失控
已经发生的新能源电动汽车事故大部分与动力电池的热失控有关,或由于碰撞挤压、或由于过充过放,最终导致电芯过热起火。
普通的三元锂电池在超过200℃时就有可能发生热失控,且正极材料含镍越高就越不稳定(目前能量密度最高的NCM811电池表示正极的镍、钴、锰配比为8:1:1,理论上最不稳定),若BMS无法及时断电散热,就非常容易发生燃烧。
而磷酸铁锂正极材料本身的热稳定性就比三元锂要好不少,在500℃以内都有着极高的稳定性,超过800℃时才有发生热失控的可能。此外即便发生热失控,磷酸铁锂电池的放热也非常缓慢,且分解时不会释放氧气,减少了起火的风险。
对比同样材料的传统电池,刀片电池的长条结构散热面积大,伴随而来的还有整个电路的回路长,产热能力低。总结起来就是:发热量低和散热性能好,那么热失控或自燃的概率也就小了很多。
在针对锂电池最难的针刺试验中,比亚迪按照GB/T?31485-2015的针刺试验方法,将电池充满电,用直径为5mm的耐高温钢针,以(25±5)mm/s的速度,从垂直于电池极板的方向贯穿整块电池,人为的创造一个极限情况下的短路环境,来考验电池受损最严重时的安全性。
在穿刺后,NCM622三元锂离子电池瞬间剧烈燃烧,表面温度超过500℃。传统的磷酸铁锂块状电池在经过短暂的反应时间后,电池开始膨胀并打开了泄压阀,将内部高温液体与气体喷出,虽然没有产生明火,但表面温度也升高至200℃-400℃,虽然也有一定危险,但总体上还在控制范围之内。
最后刀片电池的电压在穿刺后还只是以很缓慢的速度下降,并且没有冒烟起火现象,表面的最高温度也仅停留在30-60℃,十分安全。退一步讲,就算在极端情况下出现热失控,搭载刀片电池的车型也能提供更长的逃生及救援时间。
●?写在最后
在公共充电桩等设施尚未大规模普及的今天,新能源车对高能量密度、高续航的追求仍然是主流目标。三元锂电池的正极材料从原本的333、532、622,再到811,随着能量密度的不断提高,电池的热稳定性也会变差,近期多起电动车的自燃事件也让人们对电动车的安全性越来越关注。
而比亚迪刀片电池的出现,打开了一道解决新能源汽车续航与安全矛盾的全新大门,既然刀片电池在结构上有着空间利用率高、散热面积大、电路回路长、产热能力低的特点,那么我们是否可以将三元锂电池也做成“刀片”的形状呢,这或许是未来的另一个方向。
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比亚迪“刀片电池” 跟 “自燃” Say Goodbye
曾经有人开玩笑,说如果你去伦敦玩,那么很可能在公交站台踏上比亚迪生产的电动大巴。时至今日,比亚迪的新能源车已经遍布全球,累计销量高达75万辆,坐稳了全球第一的位置。
如今,比亚迪又将“刀片电池”这一重磅力作带到公众面前。
3月29日,比亚迪宣布正式推出“刀片电池”。所谓的刀片式电池实际上是比亚迪开发的长达0.6m的大型电池,该电池以阵列的形式排列在一起并像“刀片”一样插入电池组中。故命名为“刀片电池”。
这几年,新能源汽车产业迎来突飞猛进式的发展,作为新能源车型最核心的部件,动力电池的技术直接影响一款新能源车型的价格、性能。
No.1
更有电还不会自燃
目前三元锂电池正广泛应用在新能源汽车上,包括特斯拉在内的一众品牌,都是采用三元锂电池。
三元锂电池在针刺瞬间出现剧烈的温度变化,表面温度迅速超过500℃,并发生极端的热失控——剧烈燃烧现象,电池表面的鸡蛋被炸飞;传统块状磷酸铁锂电池在被穿刺后无明火,有烟,表面温度达到了200℃~400℃,电池表面的鸡蛋被高温烤焦;比亚迪“刀片电池”在穿透后无明火,无烟,电池表面的温度仅有30-60℃左右,电池表面的鸡蛋无变化,仍处于可流动的液体状态。
短路时产热少、散热快,比亚迪“刀片电池”的安全性经受住严苛的考验,获得了行业认可,也将令消费者在购买新能源汽车时保有更强信心。可以说,比亚迪“刀片电池”重新了定义新能源汽车的安全标准,?引领了全球动力电池安全新高度。
“刀片电池”是比亚迪完全自主研发,在安全性方面领先目前市面上主流的三元锂电池和磷酸铁锂电池。因为“针刺穿透测试”是行业内公认的对电池电芯安全性最为严苛的检测手段,因此为了直观的展示“刀片电池”的安全性。比亚迪对外播放了一段对比三元锂电池、传统块状磷酸铁锂电池的针刺实验视频。
结果没有悬念,“刀片电池”既无明火也无烟,针刺测试的结果证明了即使面临极端碰撞,“刀片电池”也不会发生?“热失控”,这样的安全水准的确已经是行业之最。
No.2
开放姿态的未来
“刀片电池”因形状长且薄而得名,其本质依旧是磷酸铁锂电池,理论上磷酸铁锂电池的能量密度是不如三元锂电池的,但比亚迪的“刀片电池”利用跳过“模组”,大幅提高了体积利用率的结构创新,实现和高能量密度三元锂电池同等水平,也就得以实现普通磷酸铁锂电池难以做到的长续航里程。
与此同时,去掉了“模组”这一层中间结构,使得电池系统的复杂度大幅下降,也换得更高的产品稳定性和更低的故障率。
比亚迪的“刀片电池堪称行业性的颠覆,在解除了新能源车的安全痛点后,比亚迪方面宣称,目前主流的汽车品牌都在和比亚迪探讨基于刀片电池技术的合作方案。足见新电池前景可期。目前,“刀片电池”已经在重庆弗迪电池工厂下线,最快6月投产上市。
搭载于比亚迪汉EV
新技术的应用自然是受人期待的,比亚迪宣布首款搭载“刀片电池”的产品将是旗下全新的C级轿车——汉EV,将在年内重磅推出。新车将推出DM/EV两种动力版本车型,不过,“刀片电池”只在纯电车型上搭载。比亚迪汉EV的综合工况下的续航里程达到605公里,百公里加速3.9秒。也是十分让人期待的。
图?|比亚迪汽车
文?|豆豆
编辑|豆豆
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把自燃抹掉? 比亚迪刀片电池全解析
2020年3月29日,比亚迪正式发布了“刀片电池”。在发布会上,比亚迪集团董事长兼总裁王传福表示:“‘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。“作为实业派的比亚迪来说,究竟刀片电池有什么过人之处呢?
“刀片电池”为何而来
现如今,提升车辆续航里程最简单的方法无非就是增大电池组,或者提升电池容量密度。其中,被广泛使用的三元锂电池就是因为在容量密度方面更具优势,所以才被各大车企所青睐,但随之而来的自燃等安全问题也让部分车企头疼不已。
而磷酸铁锂电池则恰恰相反,极强的安全性一直得到商用车领域的认可,只不过能量密度一直赶超不了三元锂电池组。有没有两全其美的电池呢?比亚迪的“刀片电池”了解一下。
热失控与“针刺穿透测试”
虽然电动汽车起火概率要低于柴油和汽油发动机车辆,但起火以后迅速蔓延以致爆炸的特性总是让人不寒而栗。根据新能源汽车国家大数据联盟数据显示,2019年5月以来出现事故的车辆,以2018年生产的车为主。其中,事故车辆86%为三元锂离子电池。而这其中,绝大多数起火原因都是与电芯热失控密切相关的。
那么什么是热失控呢?电池的热失控是指电池内部化学反应的产热速率远高于散热速率,大量热量在电池内部积累导致电池温度急速上升,最终引起电池起火或爆炸。而最简单引起电池组热失控的方法就是针刺穿透的短路。
比亚迪在发布会当天播放了一段对比三种电池针刺实验的视频回应了之前网络上对于刀片电池超强安全性的质疑。在视频中,钢针将动力电池电芯刺穿,造成电芯内部的大面积短路。在同样的测试条件下,三元锂电池在针刺瞬间出现剧烈的温度变化,表面温度迅速超过500℃,并发生极端的热失控——剧烈燃烧现象,电池表面的鸡蛋被炸飞。
传统块状磷酸铁锂电池在被穿刺后无明火,有烟,表面温度达到了200℃~400℃,电池表面的鸡蛋被高温烤焦;比亚迪“刀片电池”在穿透后无明火,无烟,电池表面的温度仅有30-60℃左右,电池表面的鸡蛋无变化,仍处于可流动的液体状态。
创新结构?突破磷酸铁锂电池组能量密度瓶颈
上图就是传统的电池包结构,它由多个电芯组成,由于电芯与电芯之间并没有相互的支撑力,所以它只能装在带有横梁的电池包中。这样虽然对电芯有了些许保护,但无法避免的是降低了电池包的能量密度和增加了电池包的整体重量。
而刀片电池组就更为简单了。它就像咱们平常弯折直尺一样,虽然能被水平的力量弯折,但很难被垂直的力量破坏。与此同时,电芯以阵列的形式装到电池包之中,从而减少了横梁是使用,提升了电池容量密度,降低了电池包的整体质量。
比亚迪“刀片电池”通过结构创新,跳过了“模组”,大幅提高了体积利用率,最终达成在同样的空间内装入更多电芯的设计目标。相较传统的有模组电池包,“刀片电池”的体积利用率提升了50%以上,续航里程已经达到了高能量三元锂电池的同等水平。
刀片电池依旧继承了磷酸铁锂电池优势
除了上面所提的优势以外,刀片电池依旧继承了磷酸铁锂电池充电次数多,损耗低等优势,这一点虽然没在发布会上提及,但依旧是磷酸铁锂电池抹不掉的光环。
比亚迪汉有望6月投产上市
据王传福先生现场透露,首款搭载刀片电池是比亚迪旗舰级轿车——比亚迪汉EV,作为“王朝家族”的旗舰级轿车,其综合工况下的续航里程达到605公里,百公里加速3.9秒,整车设计特别是内饰部分演绎出全新的家族设计语言,该车有望在今年6月份在深圳投产上市。
距焦观点:对于当下的新能源汽车的消费者来说,除了政策原因之外,最大的困惑就在于电池的安全性和耐久性,毕竟自燃影响到了自身安全,而电池的耐久性直接影响到了钱包。作为国内电池老大,比亚迪从技术方面解决了消费者的后顾之忧。
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比亚迪频频起火,刀片电池安全何在?
比亚迪的刀片电池发布于2020年3月,2021年四月发布四款搭载刀片电池的新车,唐EV和唐e2,秦PLUS EV和宋PLUS EV,并且从这四辆车开始,比亚迪在此后的所有电车上都搭载了刀片电池的技术。
刀片电池作为比亚迪的当家电池技术,采用的是无模组的电池解决方案,每片刀片电池的内部由多个隔层组成,每个隔层的隔板上还有注液孔,当电芯处于过度充电或者短路状态时,电芯内的气体会通过注液孔排到壳外,来保证电池的安全,这也是刀片电池为什么会穿刺而不起火的原因。
时至今日,你仍然可以上海车展上的比亚迪展厅看到穿刺电池的宣传视频,看得出来比亚迪真的对他这项技术很自信。
但是现实却从刀片电池诞生的那一天起就不停的在打比亚迪的脸。
自燃案件层出不穷
2023年4月5日,清明节当天中午,杨清岚驾驶比亚迪汉撞到了包茂高速岑溪东出口的指示牌左侧铁杆,随后车头不断冒烟,车门隐藏式门把手未弹出,车门无法打开。一名年轻人试图用石头砸开车窗解救杨清岚,多次锤击后没能打开。最终,驾驶室里的杨清岚,葬身于火海之中。
这样的事故,在比亚迪车辆上并不是第一次发生了。
2022年1月13日,一辆比亚迪“海豚”汽车,发生自燃事故,视频被网友发在网上;
1月26日,一辆比亚迪“唐”发生自燃起火事件。
1月28日,一辆比亚迪“唐”汽车,在福建省三明市沙县区自燃着火。
2月12日,一辆比亚迪“秦PLUS DM-i”型号的汽车,在广东省中山市的马路上自燃。
3月19日,一辆比亚迪“唐”汽车在早上5点左右,在静止没有充电的情况下,发生自燃事故。
3月20日,一辆比亚迪“唐”刚提不久的新车,在小区内停放时,发生自燃事故。
3月23日,一辆比亚迪“唐”发生自燃起火事件;3月25日,一辆刚被车主提回家没有几天的比亚迪“唐”,在上海的街道上,发生自燃。
3月31日,一辆比亚迪“唐”汽车,在深圳发生自燃事件。
4月2日,一辆比亚迪汽车,在广东省韶关市的一家四S天内,发生自燃,包括这次事故。
2022年4月,比亚迪汽车发生的自燃事故,高达8起。
今年5月,比亚迪汽车的自燃事故,更是高达16起。
2022年6月6日,一辆比亚迪“唐”汽车,在广西壮族自治区贵港市,发生了自燃起火。
值得一提的是,2022年4月底,比亚迪公司曾经比亚迪“唐DM”车型,进行过一次召回。可能是因为比亚迪“唐”汽车,自燃起火的事故,发生得过多。
自燃原因成疑
那么为什么会燃烧起来呢?这是问题的关键,上述案件中的车辆基本上都是自燃烧或者是车祸原因燃烧。如果是有人恶意纵火导致车辆燃烧,比亚迪不会放过这个证明自己的机会。
目前,比亚迪从未出示过任何和车辆燃烧相关的报告。这就非常奇妙了,按理说,频繁出现这样的事故,比亚迪居然一次都没有出来为自己辩证过,没有承认自家电池存在安全隐患,也没有撇清汽车自燃与自家电池的关系。难道说会自燃是比亚迪汽车的通病吗?
基于以上情况,我们不将人为的因素考虑进去,那么就是车辆的自燃了,车辆的自燃也分为电池自燃和其它部件引起的燃烧两种,其它部件燃烧包括车内的易燃物品,或者发动机漏油导致的燃烧。大部分的比亚迪车辆自燃,都是从车底开始燃烧,冒着浓烟并且伴随着劈里啪啦的声音,那么就说明了自燃是从电池开始的。
“宣传安全”,是真的安全吗?
除了自燃之外,还有一项重要原因就是,车门无法打开。由于隐藏式门把手未弹出,车窗也落不下来。号称安全的比亚迪,在事故发生后的车辆应急预案一个都没有实施。
把“自燃”从新能源汽车字典中彻底抹掉,船夫哥曾说过;在刀片电池发布会上这样说过。事实表明,刀片电池不仅没有让人安心,却又成为了让人担忧的隐患。
在4月5日的事故发生后,比亚迪依旧未出面表明过态度,也没有出示过任何的事件调查与报告。甚至在事故发生17天后,发布了超级技术,极致安全的百万级高端SUV。
2023年1-3月份,比亚迪汽车的累计零售销量为508706台,位居同期新能源汽车厂商零售销量榜第1名。这样大的车企,当家产品存在这样的隐患,如此态度与做法,实在是让人觉得寒心。
宣传大于安全,还是本身存在安全隐患,这是两个概念。对于比亚迪而言,“起火、扑火”都是常规操作;其实回归产品本身来说,不能天天技术为王,生命安全才是天。
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比亚迪汉纯电续航六百公里,奇迹还是谎言?电池能量密度揭秘
近期,比亚迪旗舰车型汉EV可谓火遍新能源 汽车 圈,销量连续六个月正增长,杀入C级轿车销量第四名,接近宝马5系、奥迪A6L、奔驰E级,被无数人热议。
据悉,比亚迪汉EV搭载了能量密度较低的磷酸铁锂电池(刀片电池),质量能量密度仅为140w/kg,和质量能量密度动辄超过300w/kg的三元锂电池根本无法相比,那么问题来了:搭载质量能量密度达到280w/kg的三元锂电池车型也只能续航六百多公里,比亚迪汉EV宣称NEDC续航605公里,是奇迹还是谎言?
说明
众所周知,动力电池因为衰减、冬天锂离子活性降低、空调耗电等因素,纯电动 汽车 无论搭载磷酸铁锂电池还是三元锂电池,冬天实际续航打折都很严重,上述因素,笔者已经发过多篇文章讲述,本文暂不考虑以上极端因素。
单体电池能量密度和电池组能量密度
比亚迪刀片电池能量密度只有140w/kg,而特斯拉等新势力企业宣称的电池能量密度甚至高达280w/kg,如果汉EV真能纯电续航605公里,特斯拉等其他采用811三元锂电池的车型岂不是早就应该能做到纯电续航1200公里以上?这是为什么?
事实上,电池能量密度分为单体电池能量密度和电池包能量密度,而最终影响纯电动 汽车 续航的不是单体电池能量密度,而是电池包能量密度。
传统车企向来比较低调务实,不愿故意制造噱头,以比亚迪汉EV为例,140w/kg是指电池包能量密度,而非单体电池能量密度。而以特斯拉为首的新势力企业,大肆宣传电池能量密度高达280w/kg,其实只是单体电池能量密度,而非电池包能量密度,实际上,动力电池在成组过程中,为了安全,需要添加很多控制电路和防护层,会导致电池包能量密度远低于单体电池能量密度。实际三元锂电池包能量密度只有160w/kg左右,并不比磷酸铁锂电池包高出多少。
电池能量密度成组利用系数
众所周知,纯电动 汽车 动力电池包由大量单体电池组成,特斯拉 汽车 电池包甚至由7000节单体5号电池组成,而三元锂电池存在燃爆点低、安全性低等致命弱点,含镍越高,越不稳定,所以需要复杂的BMS管理系统和大量控制电路。
同时,BMS能管理电池正常充放电时的内部热失控,却无法防护由于刮擦碰撞等原因造成的燃烧、爆炸,又需要再电池外部加上层层防护,再加上电池热管理系统,电池包最后成型时,能量密度已经和单体电池能量密度不可同日而语。
据统计,三元锂电池的平均成组利用率只有70%,高镍的811三元锂电池的平均成组利用率甚至低至60%。而磷酸铁锂电池因为燃爆点高、安全性高,电池包完全不需要像三元锂电池一样做层层防护,平均成组利用率高达77%左右,刀片电池甚至更高超过80%,即使单体能量密度仅为170w/kg,成组后依然可以做到电池包能量密度140w/kg,为电动 汽车 纯电续航提供强大支撑。
电池包体积能量密度
以现在主流的811三元锂电池为例,单体电池质量能量密度高达280w/kg,即使成组利用率只有60%,也可以达到168w/kg的电池包质量能量密度,依然比刀片电池高出20%。按照上述比例,使用811三元锂电池的纯电动 汽车 应该随随便便能达到720公里以上续航,但是现实中却没有一款,为什么?
因为,电池除了质量能量密度,还有体积能量密度。现在的纯电动 汽车 电池包普遍放在底盘两轴之间,空间有限,电池包体积能量密度越高,就能装下更多的电池,甚至可以说,对于空间比较狭小的乘用车,体积能量密度其实比质量能量密度更加重要。
比亚迪汉EV搭载的刀片电池虽然还是磷酸铁锂电池,不过通过模组和结构优化,体积能量密度比传统磷酸铁锂电池减少了50%左右,相对于质量能量密度比三元锂电池少20%-30%,最终可装载的电池包总容量并不低于三元锂电池。
写在最后:
在电池业界,比亚迪刀片电池被誉为革命性的进步。首先,一场穿刺实验,刀片电池的安全性得到证实,彻底解决了电动 汽车 因为动力电池自燃爆炸带来的安全问题。其次,体积能量密度解决了乘用车底盘空间有限的问题,通过装载更多体积更小的刀片电池,解决了电动 汽车 续航的痛点。
细心的朋友甚至可能会发现,特斯拉MODEL 3离地间隙只有138mm,而汉EV的离地间隙有150mm左右,就是受益于刀片电池带来的电池包体积减小。
彻底终结电动车安全痛点?一文看懂比亚迪刀片电池
撰文|谢天爽
新能源汽车的发展道路上,安全性尤其是动力电池的安全性,一直以来都是很大的挑战。在去年年中,发生了大大小小数十起电动车自燃事件,其中大部分原因都来自动力电池。所以推翻一味追求高能量密度的现状,回归安全性是动力电池可健康持续发展的根本。
在国内市场,掌握动力电池技术并具有持续开发能力的整车企业凤毛麟角,作为靠电池起家的比亚迪肯定能算一员。
3月29日,比亚迪正式发布了刀片型磷酸铁锂电池也就是所谓的“刀片电池”,相比于其他动力电池安全性更高,并且兼具长寿命和长续航。比亚迪集团董事长王传福在发布会上还放下豪语:“‘刀片电池’将把‘自燃’这个词从新能源汽车的字典里彻底抹掉。”
看懂刀片电池,先来了解CTP
CTP技术全称Cell?To?Pack,也叫无模组技术。其实目前一般电动汽车上搭载的电池包,由电芯(Cell)组装成为模组(Module),再把模组安装到电池包(Pack)里,形成了“电芯(Cell)——模组(Module)——电池包(Pack)”的三级装配模式。而CTP是电芯直接集成为电池包,从而省去了中间模组环节。
刀片电池正是利用了CTP设计把电池包壳体内部的空间利用率由传统设计方式的40-50%提升至60-80%。
具体来讲,就是现有的电池包结构,通常由单体电芯组合成模组,再将模组加上BMS、配电模块等零部件,组合成“电池Pack”。
而CTP技术,就是取消模组,将单体电池直接集成到电池包。从而提升电池PACK的包内空间利用率,增加了电池容量。
刀片电?
在了解了CTP之后,再来仔细聊聊“刀片电池”。
从本质来讲,比亚迪的刀片电池依然属于磷酸铁锂电池类目。按照官方说法,宁德时代CTP电池包省去了电池模组的组装环节,体积利用率提高15%-20%,能量密度提升10%-15%。而比亚迪采用GCTP封装技术的磷酸铁锂“刀片电池”,也让电池组的“体积比能量密度”提升超过50%。
同时据比亚迪的专利显示,全新的“刀片电池”所采用的是方壳长电芯,电芯采用扁平化的设计,最大长度达到2.5米,是传统磷酸铁锂电池的10倍以上。
“刀片电池”电池包
而且刀片电池在成本控制上也有着不错的表现。
三元锂电池因正极材料中的镍钴铝(NCA)或者镍钴锰(NCM)而得名“三元”,其中“钴”是必不可少的金属元素之一,然而作为贵重金属,加之我国钴保有量并不丰富,所以其成本高居不下。
随着补贴力度减小,三元锂电池高成本的弊端将会逐渐显现出来,对于占据电动车BOM成本近40%的动力电池来说,改进正极材料对于稀有金属的依赖,是未来的重点发展方向。
另外,关于刀片电池能量密度的具体数字方面,在发布会上并没有提及。主要原因在于发布会开始比亚迪集团董事长王传福就表示:刀片电池并不是为了追求高能量密度而来,而是要以安全为首要导向。
个人猜测刀片电池的质量比能量密度,应该和目前市面主流的三元锂电池能量密度(140wh/kg~160?wh/kg)大致相同,低于高镍配比的三元电池(160?wh/kg~180?wh/kg)。
安全性是首要目的
在上文介绍CTP时,和大家简单解释了一下取消模组的概念,那么为什么之前要有“模组”?
之所以有模组,一方面是通过外部壳体及边梁保护、支撑电芯,使其在发生意外碰撞等情况下相对稳定;另一方面各个模组独立管理了部分电芯,有助于温度控制、防止热失控(自燃情况),同时便于维修。
传统动力电池包
刀片电池在没有模组的情况下,除去Pack的边梁,电芯将直接承受碰撞的冲击。如何保证并提升安全性?
刀片电池通过将电池单体固定在电池包的边框上,每一个电池堆内有100个左右电池单体,这样既解决了固定问题又解决了强度问题。同时还借鉴了蜂窝铝板的案例,在电池堆的上下两层粘贴两块高强度板,进一步保障强度。
此外,比亚迪在发布会当天播放了一段对比三种电池针刺测试的视频。“针刺穿透测试”是行业内公认的对电池电芯安全性最为严苛的检测手段。这一测试要求用钢针将动力电池电芯刺穿,造成电芯内部的大面积短路。
在同样的测试条件下,三元锂电池在针刺瞬间出现剧烈的温度变化,表面温度迅速超过500℃,并发生极端的热失控——剧烈燃烧现象,电池表面的鸡蛋被炸飞。
传统块状磷酸铁锂电池在被穿刺后无明火,有烟,表面温度达到了200℃-400℃,电池表面的鸡蛋被高温烤焦。
“刀片电池”在穿透后无明火,无烟,电池表面的温度仅有30-60℃左右,电池表面的鸡蛋无变化,仍处于可流动的液体状态。
这一结果证明“刀片电池”彻底摆脱了传统动力电池可能会发生的“热失控”的噩梦,其安全性具有非常大的优势。
三种动力电池针刺实验
最后,发布会上还透露了刀片电池率先搭载在比亚迪汉纯电车型上,预计今年6月份在深圳量产、发布。这款车型的综合工况下的续航里程达到605公里,百公里加速3.9秒。
比亚迪汉EV
同时,作为动力电池生产制造上,根据比亚迪集团副总裁兼弗迪电池董事长何龙介绍:“几乎你能想到的所有汽车品牌,都在和我们探讨基于刀片电池技术的合作方案,相信大家很快就能看到、听到刀片电池更多精彩的消息”,所以未来刀片电池很有可能将搭载在更多来自不同品牌的车型上。
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