一根鋼針引發的辯(si)論(bi)電池安全究竟誰説了算

夏天來了,新能源車也不自覺地"火"起來了。5月7日,杭州蕭山,一輛名爵6新能源轎車過十字路口後,與中央隔離護欄發生碰撞後起火。事發時車內一乘客受傷,後被輔警救出,駕駛員已逃至車外。5月18日,廣州楊桃公園停車場,一輛型號為廣汽新能源AionS的如祺出行網約車在停放期間自燃,所幸車內無人,但是旁邊的奧迪A6連帶遭了秧。廣汽新能源總經理古惠南迴應,起火或與後備箱內存放的消毒水有關,確切結果目前還在調研中。5月26日,深圳福田一輛依維柯牌新能源客車EV46追尾校車後着火,駕駛員當場身亡。其中事故的名爵6搭載的是寧德時代的三元鋰電池;AionS搭載則是的寧德時代8系電池NCM811;依維柯客車搭載的則是寧德時代的磷酸鐵鋰電池。自17年超越比亞迪之後,寧德時代就坐穩了國內電池市場的第一把交椅。但是樹大難免招風,在佔據全球27.87%市場份額的強大背景下,在接連不斷的起火事件中自然也難免會頻繁看到寧德時代的身影。

這邊廂接連起火,嚇得車主們心慌慌,那邊廂寧德時代又陷入了與比亞迪的舌戰當中。這場舌戰,起源於比亞迪的一根鋼針和三個雞蛋。

寧德時代和比亞迪,到底在吵什麼?

3月29日,比亞迪一場"出鞘,安天下"刀片電池發佈會搶盡了風頭。

發佈會上,王傳福一如既往的自信:"'刀片電池'體現了比亞迪徹底終結新能源汽車安全痛點的決心,更有能力將引領全球動力電池技術路線重回正道,把'自燃'這個詞從新能源汽車的字典裏徹底抹掉。"為了佐證這一論斷,發佈會上展示了一段不同動力電池電芯的針刺測試對照視頻。

實驗中,對三元鋰電池、磷酸鐵鋰塊狀電池以及刀片電池均進行鋼針穿刺,同時電池表面打上一隻雞蛋。穿刺後,三元鋰電池劇烈燃燒,表面温度上升至500℃,雞蛋被炸飛;磷酸鐵鋰塊狀電池則冒煙但無明火,表面温度上升至200-400℃,雞蛋被烤焦;刀片電池則無火無煙,表面温度上升至30-60℃,雞蛋無明顯變化。

對比十分鮮明,刀片電池以極其穩定的優勢領先於三元鋰電池和磷酸鐵鋰塊狀電池。比亞迪股份副總裁、弗迪電池董事長何龍在發佈會上説,"電池的針刺測試,就像我們攀登珠穆朗瑪峯這個難度。"簡而言之,就是刀片電池最安全。發佈會之後,吃瓜羣眾們都期待着崇尚三元鋰電池勢力的寧德時代予以回應,然而寧德時代董事長曾毓羣卻表現得十分不屑。5月11日下午,曾毓羣在寧德時代2019年度業績網上説明會時如此回應:目前據報道的刀片電池是我們2016年量產的CTP結構創新概念中的一種,我們已經選擇並量產CTP結構創新裏最優的幾種,比如CTP-0、CTP-1、CTP-2。他的意思就是,比亞迪折騰三年造出來的獨門秘技,不過是寧德時代早就玩剩下的。

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比亞迪汽車銷售公司副總李雲飛就不爽了。發了一條微博説:"不服,那也來扎一下吧!"於是,寧德時代身正不怕影子斜,22日官方微博發佈了一條電池包針刺測試視頻。然而殼太硬,針斷了。

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外行人不懂的可能就要説,寧德時代牛逼,搞那麼麻煩非要刺穿它幹嘛,直接硬到刺不破不就完事了嗎?但對於動力電池稍有了解的網友都知道。寧德時代這哪是在測試,分明是在耍猴。

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不過,第二天,寧德時代又發了另外一條測試視頻,證明寧德時代早已掌握了三元鋰電池通過針刺測試的技術。如此看來,前一天的那條斷針操作,其實就是在內涵比亞迪。

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不過李雲飛又説:針斷了也好,真刺了也罷,但電池沒短路,其實針刺實驗就已然失敗了。

為什麼非要扎一針呢?其實也不是非要這樣。

"針刺穿透測試"是行業內公認的對電池電芯安全性最為嚴苛的檢測手段。在1999年,美國先進電池聯盟學術報告和美國機動車標準標準中就有提到針刺試驗,同時,都將針刺試驗作為濫用試驗列入,並不要求任何試驗結果。也就是説,針刺測試不是一項強制的操作。不過,針刺不破肯定就不是牛逼的依據,針刺並不只是為了模擬撞擊引發的電池短路。即使沒有衝擊,電池短路也是概率問題。因為電池充電時,內部發生的化學反應是鋰離子還原成鋰金屬,在還原過程中,一定會生成鋰枝晶,而鋰枝晶的形狀有很多種,最危險的是枝杈狀。

如果生成了枝杈狀,恰巧它又刺破分隔正負極的隔膜,造成正負極直接接觸發生短路,那就會變成實驗室針刺電芯的一幕。而形成鋰枝晶的化學反應以人類目前的技術無法避免,但形成枝杈狀並刺破隔膜的幾率很低。所以才説針刺測試是最嚴苛的檢測手段,因為它直接模擬了最低概率最嚴重的失控情景。但針對李雲飛説寧德時代的針刺實驗沒有短路的説法,寧德時代方面另外一名技術人員就坐不住了。

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這位疑似寧德時代工程師的不具名網友指名道姓地@了李雲飛,"估計您是不知道判斷內短路看電壓降。寧德降了0.48V和0.08V不算短路,那BYD3月底刀片電池針刺後壓降0.021V這就算短路了?"同時,這位技術大哥還説到:針刺測試的核心目的不是一定要讓電池內短路,而是模擬電池在受到金屬異物刺入的濫用條件下發生熱失控的程度和幾率,從而對電池在實際應用過程中可能出現的此類安全風險進行預判。但另一邊廂,另一位簡介為"汽車博主"的不具名網友@小魚鋰電,按照國標的動力電池針刺測試標準,在5月21日和5月24日分別進行了寧德時代811三元電池穿刺測試和寧德時代5系三元電池穿刺測試,無一例外都起火爆燃,與官方的測試結果差距甚遠。

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但這位寧德時代的技術人員卻嗤之以鼻:"為什麼有些'粉絲'只相信所謂民間人士卻不相信TUV這種國際專業檢測機構呢?"@David工科男的評論裏也有人指出,@小魚鋰電是明顯的拉偏架。就這樣,一來二去的,比亞迪與寧德時代的隔空互懟大戰拉扯了好幾個來回。觀眾們瓜是吃了一斤又一斤,瓜子殼是鋪了一地,但是對於比亞迪與寧德時代孰是孰非,誰才是真正的技術先驅,沒人説得準……

自燃之原罪,針刺之審判

對於動力電池而言,比亞迪所執着的針刺測試真的必要嗎?對於動力電池針刺試驗,中國科學院院士、中國電動汽車百人會副理事長歐陽明高曾表示,它是非常有效也非常嚴酷的一種熱失控測試方法。但蓋世汽車研究院資深分析師指出:"隨着動力電池設計、成組等方面的發展,電池被釘子等外部尖鋭異物刺穿的可能性幾乎為零。"因此,寧德時代內部人士也指出,"現實狀況下,電芯被針刺的情況不會發生,電池包底部'鈍刺'和擠壓才是更符合真實場景的測試方式,目前各車企和電池企業都已將底部球擊測試納入實驗要求。"

▲底部球擊測試示意圖

在5月12日工信部發布的《電動汽車用動力蓄電池安全要求》中,也將電池單體針刺測試刪除了,轉而與加熱觸發熱失控一起作為觸發熱失控的兩種推薦測試方法,供製造商選擇。

同時,增加了電池系統熱擴散試驗,要求電池包或系統在由於單個電池熱失控引起熱擴散、進而導致乘員艙發生危險之前5分鐘,應提供一個熱時間報警信號。

也就是説,針刺試驗不再是唯一選項,也並不是發熱燃燒就不合格。

作為這一國標的起草單位之一,寧德時代在5月25日發了一篇長文《關於動力電池標準的一些認識》,針對為什麼他們掌握了通過針刺的技術,卻沒有選擇量產給出了詳細解釋。

其中提到:"從觀念上説,國外整車廠對於整車安全的共識已由單體安全轉向系統安全。電池的安全貫穿在電池的整個使用過程中,是一項系統工程,包括電池的單體設計、系統集成、動態監控和系統防護等。因此,我們把重點放在了電池的整體安全上,確保產品在生命週期的每一個階段都是安全的,從實際意義上真正提高電池的安全性能。其次,從技術上説,電池包層面有更優化的安全解決方案,單體電池針刺測試的實際需求已不復存在。"

寧德時代還進一步指出,"針刺是否通過已不重要,關鍵要看單體熱失控後,系統是否可以控制熱失控的蔓延,為各類電池的安全應用設定了基本門檻。"

一根鋼針引發的辯(si)論(bi)電池安全究竟誰説了算

有一説一,無論是磷酸鐵鋰電池還是三元鋰電池,市場對於產品的選擇都不是安全至上或性能至上的唯一標準,而是在續航性能與安全之間的博弈。

從刀片電池目前公開的消息來看,比亞迪是在設計、工程上實現了進步。他們通過結構創新,在成組時可以跳過Batteries,直接直接從Cell到Pack,大幅提高了體積利用率,最終達成在同樣的空間內裝入更多電芯的設計目標。由此也帶來了更高的產品穩定性和更低的故障率。

而針對三元鋰電池的安全問題而言,目前的系統解決方案,也就是寧德時代所言的單體設計、系統集成、動態監控和系統防護等等。具體的國家標準層面,就如前文所説:在由於失控導致乘員艙發生危險之前5分鐘,應提供一個熱時間報警信號,為乘員預留安全逃生的時間。

但是王傳福認為市場對於性能的追求是不切實際的:"正是對電池能量密度不切實際的追求,徹底帶偏了動力電池行業的發展路線,並且讓新能源乘用車的安全口碑付出了極其慘重的代價。"

儘管標準在變,儘管三元鋰電池和磷酸鐵鋰有各自的市場需求,但針刺實驗對於動力電池安全檢驗的意義和重要性不可被忽略。歐陽明高認為,"不管法規怎麼變,它都是我們進行電池產品開發、電池性能檢驗的一個非常重要的手段。"

向來"一意孤行"的王傳福仍舊堅持,"比亞迪不管別的國家或者別的地區有不同的一些標準,但作為比亞迪內部評估來説的話,我們還是堅持用電動車電池裏面最苛刻的標準來衡量我們的電池。"

未來屬於三元鋰還是?

在"出鞘?安天下"發佈會上,何龍表示:"幾乎你能想到的所有汽車品牌,都在和我們探討基於刀片電池技術的合作方案,相信大家很快就能看到、聽到刀片電池更多精彩的消息。"

在刀片出鞘之後,天下真的能安了嗎?一針紮下去,刀片電池的"利刃",真能切斷寧德統治的時代嗎?從眼前的舌戰爭鬥中還沒有個結果,作為官方,何龍當然要表現得充滿希望,但是不是真行,到底還是要讓市場來評判。

在4月下旬財政部發布的《關於完善新能源汽車推廣應用財政補貼政策的通知》再次提到:保持動力電池系統能量密度等技術指標不作調整,適度提高新能源汽車整車能耗、純電動乘用車純電續駛里程門檻:續航里程和能量密度高要求的調整為:純電動乘用車續駛里程由2015年平均約160公里增長到2019年平均約350公里,平均電耗由2015年約17千瓦時/百公里降低到2019年約14千瓦時/百公里,動力電池系統能量密度由2015年平均約95瓦時/公斤提高到2019年平均約150瓦時/公斤。顯然,受補貼左右的動力電池市場的性能優先取向難以改變,刀片電池的勢力擴張還要靠比亞迪"個人努力"。如今首款搭載刀片電池的「漢」,系統能量密度已經提升到了140wh/kg,進而讓續航突破了600KM,值得雙擊666。

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但寧德勢力同樣在增長——搭載了811電芯100kwh電池組的蔚來新ES8,其系統能量密度是170wh/kg,續航達到了580km;而更輕的廣汽新能源AionLX80D,系統能量密度更是達到180wh/kg,續航突破了650km。

在續航性能的爭鬥上,刀片電池並未得以逆轉。而在安全性方面,儘管王傳福認為市場對能量密度的追求是不切實際的,但眼下寧德時代勢力下電池故障的概率顯然還在用户的接受範圍之內,而王傳福引以為傲的"抹去自燃二字"的安全性能否吸引更多整車廠以及市場的信任,還要看接下來寧德時代的表現。此外,正如曾毓羣所説,與刀片電池一樣的CTP模組結構寧德時代早就已投入量產了。國產Model3搭載的就是採用了寧德時代出品的CTP磷酸鐵鋰電池。如此看來,刀片出鞘之後,即使是CTP與CTP的較量,比亞迪電池的優勢並不特別明顯。王傳福放手後的比亞迪看來還得多多折騰。

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