三元锂電池與刀片電池哪個更好?
自從比亞迪公布了刀片電池之後,整個行業有關動力锂電池新革命的討論就沒有停止過,特別是比亞迪刀片電池與甯德時代的三元锂電池相比誰更厲害,成爲了網友們關注的焦點,而且熱度持續發酵和上升。
比亞迪公開對市面上主流的動力锂電池進行了針刺實驗,其中包括了刀片電池。在測試對比過程中,三元锂電池在被針刺之後,迅速冒煙並燃起大火,此時初始值4.29V(左右)的電壓急速下降,且電池溫度快速飙升。隨著三元锂離子電池快速地放熱,火光四濺,此時針刺結果是:三元锂離子電池針刺後劇烈燃燒,電池表面溫度超過500攝氏度。
而刀片電池这边的测试,使用钢针直接穿刺电池,但是并未出现明火迹象,电池短路后释放大量烟雾,电池表面温度在200-400摄氏度之间。从这个结果来看,刀片電池在短路之后,对热失控的抑制确实足够优秀,且刀片電池作为磷酸铁锂离子电池的归类,本身具备放热启动温度高、产热少、放热慢和不释氧的特性。可见其稳定性和安全性明显比三元锂電池更加有优势。
这场被称为刀片電池主场的针刺实验迅速走红网络,也让大家看到了刀片電池的超高安全性。
而對于三元锂電池来讲,其具有更高的能量密度、更高的充放电效率等都是它的优势。因此在电动汽车有着更长的续航能力跟更快的充电速度要求时,三元锂電池应用的前景让大家看到了更大的希望。
宁德时代作为动力锂電池供应商的巨头之一,虽然也有自己的磷酸铁锂离子电池技术路线,但是5系、6系和8系三元锂離子電池产品更被大众所熟知。
比亚迪作为磷酸铁锂离子电池的拥簇,如今有了最新的刀片電池,那么坚持磷酸铁锂离子电池技术路线的立场则更坚定。
但是在磷酸鐵锂離子電池和三元锂離子電池誰更安全的問題上,外界的聲音各執一詞,兩家車企也都各說各話。
本著看熱鬧不嫌事大,用實際行動驗證真相的網友開始有計劃的、有目的的,對三元锂離子電池進行私人針刺測試。
想要的結果很簡單,驗證三元锂離子電池是否真的足夠安全,例如針刺是否不起火。
通过粉丝众筹,网友某小鱼先后购买了宁德时代8系和5系三元锂離子電池,并搭建了简易针刺实验台,对这两款电池做针刺实验。
现场针刺结果也显而易见,两款三元锂離子電池在被针刺之后,迅速燃烧甚至出现爆炸,以结果来看,实验结果导向跟比亚迪针刺实验大同小异。
針對網友的針刺測試,甯德時代以實際行動做了回應,第一次針刺實驗中,甯德時代用了5mm鋼針穿刺電池包,鋼針無法穿刺金屬電池包殼體,鋼針斷裂,被大家嘲諷這是在偷換概念,電池短路的測試意義不在。
之後,甯德時代做了第二次實驗,針對旗下5系和8系三元電芯做針刺測試,5mm的鋼針以25mm/s的速度針刺電芯,初始電壓值爲4.213v,溫度爲23.9攝氏度。
針刺實驗結束,鋼針貫穿電芯,此時該5系電芯並未出現明煙和明火現象,通過觀察,該電芯的電壓爲3.724v,僅下降0.489v,溫度上升了70攝氏度。
之後在對8系電芯做針刺時,電壓4.15v下降到4.075v,僅下降了0.08v,電芯溫度由24攝氏度上升至37.7攝氏度,且電池同樣未有明煙和明火現象。
電池短路的方式有很多種,碰撞擠壓、進水短路、隔膜穿破等都有可能引起電池短路。而針刺實驗作爲最直接,也是最極端的測試,能夠最快模擬電池短路出現熱失控後的真實情況。
按甯德時代的說法,早在2017年他們就已經掌握了三元電芯通過針刺測試的技術,但是並未就此進行推廣,其中讓教授比較認同的一點是整車系統安全要比單體安全來得重要。
在QC/T743行业标准中,单体实验例如针刺项目有助于提升电池安全设计,但是此时国内电池发展的技术路线并非三元锂離子電池,而是磷酸铁锂离子电池为主。
随着新能源产业的发展,磷酸铁锂离子电池的局限性使得三元锂離子電池高能量密度的优势被挖掘,但又要对电池安全乃至整车安全作出更严苛的要求。
此時2017年的《新能源汽車生産公司及産品准入管理規定》中,GB/T31485-2015裏明確指出電池針刺項目已被列入不執行。
在国际上,像是IEC626603这些规范标准也没有将电池针刺实验作为电池安全性进行考量。三元锂離子電池这几年能够快速发展,也受益于此类单项项目不执行。
尤其各大車企加大精力投入到BMS管理系統的研發跟設計之後,可以更加有效和更安全的讓電池保持在較佳的工作狀態下。
電池高溫和低溫下運作地平衡,電芯間氣凝膠地使用、過充過放地保護,乃至電池短路毫秒級的高壓斷電機制等都讓電池包的安全進一步得到保障。
另外,爲了保證電芯的安全,電池包殼體往往采用高強度的鋼材甚至全鋁合金材質打造,尤其是底殼,面對來自路面的各種威脅,它是保護電芯安全的第一道物理關卡。
在日常用車壞境下,電池包外殼體被鋼針直接穿刺的可能性非常之低,以近兩年用戶使用純電車型的情況來看,還未有該針刺事件發生,所以如此極端和低概率事件很難直接威脅到被保護起來的電芯安全。