結構上更加安全的刀片電池，為什麼剛剛上路，就爆發出這麼多自燃事故？
作者 | 王曉玲
今年，比亞迪絕對算得上車市頂流，銷量與股價一路上漲，當然離不開刀片電池的加持。可惜，此起彼伏的自燃事件屢上熱搜，也讓刀片電池成了“迪王”的沉重王冠。
8 月 16 日，四川一位車主稱自己剛剛上牌 3 天的比亞迪漢千山翠發生自燃。目前當地消防稱具體原因還在調查中。這是比亞迪新能源轎車旗艦車型的限量版，目前售價 32.98 萬元。而車主稱車沒有暴曬過，剛開出車庫就冒煙。
今年 1 月，一輛比亞迪唐 DM-i 在拖車上發生自燃。3 月，上海一輛比亞迪唐 DM-i 在非充電狀態自燃。8 月，深圳路邊的一輛黑色比亞迪漢 EV，底盤以及前艙的位置不斷有濃煙冒出，隨即起火。
這不是我們能夠搜索到的全部相關新聞。不過，上面這幾個案例的共同點，除了這些車輛都搭載了刀片電池，還有就是，自燃原因看起來都與外界因素無關。由於今年的多起自燃事故，已經有人將刀片電池稱為“自燃王”。
比亞迪並未對此起彼伏的自燃事故給出公開回應，但在今年 4 月和 7 月，分別發起了車輛召回。兩次召回涉及超過六萬輛電動車。
兩年前橫空出世的刀片電池，有很多優勢，除了更換刀片電池後，比亞迪新能源的汽車電池組的平均成本將下降 30%，讓外界印象最深的當然是安全性。
刀片電池剛上市時，主打的就是安全性。當時的針刺實驗，給業界帶來了不小的刺激和震撼。
“自燃王”一説，並沒有什麼象樣的數據支撐。但是，磷酸鐵鋰原本就比三元鋰電池更加穩定，結構上更加安全，通過了極端針刺實驗的刀片電池，為什麼剛剛上路，就爆發出這麼多自燃事故？
一個小洞惹的禍？目前唯一能夠獲得的官方資料，是比亞迪的召回備案。
在國家市場監督管理總局網站公佈的備案公告中，比亞迪給出的召回理由是：動力電池包托盤由於製造存在缺陷，托盤透氣閥的安裝面不平整，存在進水風險，這可能會導致動力電池系統電氣迴路故障，極端情況下會引起動力電池熱失控的風險，存在較大的安全隱患。
雖然只有短短几句話，但其中有一點關鍵信息，“動力電池包托盤安裝不平整，帶來較大安全隱患”。
那麼，電池包托盤安裝得不平整為什麼會有進水風險，又為什麼會引起是電池熱失控呢？
有一個案例能很好地回答這個問題。
2021 年 10 月，海南的一家比亞迪 4S 店發生了一場奇異的火災。一輛比亞迪純電動車由於儀表盤故障，被運到 4S 店維修。一般故障車是由卡車運到 4S 店，然後在卡車上搭上木板卸下，但是，這輛電動車在卸車過程中，底盤，也就是電池部分突然起火。
一般常見的電動車起火事故，主要因撞車導致電池受損。但這輛車在起火前，顯然沒有來自外力的撞擊。
所以消防部門把調查重點放在了電池上。首先，要確定自燃是由電池內部自身故障造成，還是外部作用引起電池起火。其實電動車事故原因認定沒有想象的那麼簡單，特別刀片電池結構堅固緊密，且存在一定電量，在拆解時會有觸電和燃燒爆炸危險。
但是，在這起事故中，由於 4S 迅速將火撲滅，車身其他部分沒有燒及，比較完整的保存了下來。在檢查車身後，電池護板上的一個一分錢硬幣大小的孔洞，引起了調查人員的注意。
這個小洞會不會是被火燒出來的呢？為了排除這個可能，調查人員用噴槍試了試，結果發現，護板防火性能相當不錯，噴槍無法燒透。
那麼就只剩下一種可能，這個洞是由於行駛過程中愛撞擊破損形成的。電池護板，在設計過程中，充分考慮了防火性能，但看來耐磨性能不足。
而海南當地那幾天由於下雨導致路面積水，所以電池內部就被雨水浸泡了。而電池包內部，可不只有電池，還有各種用來傳統信號的線。卸車時，車輛前傾，雨水也在電池包裏向前集中，於是把電池和各種線都泡進了水中，於是發生短路造成電池熱失控起火燃燒。
這個事故的調查經過，後來由海口市消防救援支隊公開發表在《消防科學與技術》上。
脆弱的“包裝盒”具體來説，刀片電池結構簡單分為以下四個部分：
•最底下的護板，主要起保護作用，其用鉚釘鉚在電池包底部，可應對日常的小剮小蹭，不至於對電池包本體造成衝擊，有損傷可單獨更換。
•蜂窩結構的電池包托盤，自身吸能和抗衝擊性強，不易在磕碰中受損而更換電池。
•密封壓板。
•電池芯。
而比亞迪公告中的電池包托盤和事故調查報告中的護板，並不是一個部件。
兩者對部件問題的描述也不一樣。
在事故調查報告中稱，“同類型車底盤，都有不同程度的撞擊痕跡，有部分車輛的車片電池包下護板被撞擊已經受損，嚴重的已經出現孔洞等情況。”
比亞迪的公告中則稱，托盤透氣閥的安裝面不平整，存在進水風險。
不過，最終結果都是進水帶來自燃風險，而兩者的聯繫似乎可以解讀為，護板被撞擊是由於電池包托盤安裝面不平整造成的。
另外，事故調查報告還指出了另一個風險，那就是電池密封蓋材質，耐火性能不足，受熱時短時間內就會着火變形。
按説這個問題也很嚴重。試想一下，在這個蓋板之上，就是座艙，如果火勢蔓延到車身，很容易危及車內乘客。
總結一下，下面的護板有防火性能，但不夠堅固，而上蓋不能防火，可以説對於電池的防護都不是特別有力，而對比下來，整個動力系統最堅固的部分，反而是電池本體。
實際上，電池本體特別堅固，本身就是刀片電池的一個優勢。刀片電池上市後，除了針刺測試不起火，永不起火自燃，官方也展示了其優異的堅固防撞性能。
由於比亞迪刀片電池內部上蓋採用“蜂窩”結構，在材料重量相等的情況下，蜂窩結構可以實現更高的剛度和強度。
而刀片電池層層疊加，又運用了“筷子”原理，使得整個電池模組，具有極高的防撞擊和碾壓性能。在這個性能的展示中，比亞迪曾安排了極其暴力的使用，用 50 噸的重卡碾壓刀片電池模組，外觀也沒有任何變形，成功抵過重卡的碾壓。
但在一個系統中，其中一個部分十分堅固，整個系統留下安全漏洞的例子並不少見。
一個最容易想到的例子，就是二戰中，法國人之所以那麼快速地被德國人擊敗，其中一個主要原因就是：德國人迅速的突破了法國人精心打造的、號稱世界上最堅固的馬奇諾防線。而且正是這道堅固的防線，讓法國人疏忽了背面的防禦。
越來越薄皮大餡不過，並不能説比亞迪是由於對於電池本體堅固性的自信，而採用了比較薄的“外殼”。而且目前也無法確認其他自燃事件的具體原因。
但是，為了能在有限的空間裝進更多的電芯，整個動力系統變得越來越薄皮大餡，一直是這幾年的行業趨勢。
從 2020 年開始，電芯能量密度的提升速度相比之前有所放緩，電池廠主要通過做大電芯或者減少結構件的方式來提高系統能量密度。刀片電池，正是其中的典型代表。
怎麼説呢，想象一下，一個櫃子，能裝的書是有限的，為了裝更多的書，可以把一部分隔板拆掉。隔板拆掉後，還是放不下，那就把外面的櫃板打薄。
在汽車有限的電池安裝空間裏，裝進更多的電池，體現在設計上，就是近幾年 CTP、CTC 等電池集成新技術不斷推出，方向都是讓汽車給電池讓出更大的空間。
刀片電池採用的是 CTP 技術。CTP 最早由寧德時代於 2019 年提出，後來比亞迪汽車、蜂巢能源等陸續發佈了各自的 CTP 方案。這個技術主要的特點是取消了電池的模組調，直接把電芯集成為電池包。
但是，直接把電芯安裝到電池包內，讓電池容量大幅提升的同時，也少了一層模組帶來的支架防護。
可以這樣理解，在取消模組前，電池是幾個帶獨立包裝的月餅，外面是一個大的包裝盒；改成 CTP 技術後，月餅就從禮盒裝，變成了一整塊大月餅，而且還是簡裝。
今年 5 月，比亞迪發佈 CTB 電池車身一體化技術，則是直接把車身的一部分做成了月餅盒。
而特斯拉 CTC 技術，原理與此類似，是將電池集成在底盤上，取消了車身底板的橫樑，將其集成在電池上蓋，電池的外框直接充當底盤的骨架結構，與底盤形成了集成化設計。
每扔掉一個盒子，帶來的能效提升都十分明顯。刀片電池則首次將比亞迪電池系統體積利用率提高至 50% 以上。“比亞迪 CTB 技術和傳統 CTP 技術相比，從電池‘三明治’結構變成了整車‘三明治’結構，將車身底板與電池上蓋板合二為一。”比亞迪汽車工程研究院院長廉玉波介紹稱，比亞迪 CTB 電池系統體積利用率可提升至 66%。
整個行業在這個方向上的努力，仍然沒有停止。今年 6 月，寧德時代發佈了第三代 CTP 技術，將麒麟電池系統集成度推向新高，體積利用率突破 72%。
雖然我們經常都吐槽月餅的過度包裝，但是，禮盒裝月餅，可以直接拎着外出，不用擔心盒子會散開。簡裝大月餅呢，你得小心翼翼捧着吧。
參考資料：
黃文曉，一起刀片電池因撞擊受潮起火事故的調查
新能源汽車之眼，刀片電池包結構和參數詳解