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行業資訊

電池安全性最苛刻的測試:針刺試驗

欄目:行業資訊 時間:2020年03月31日 瀏覽:

上面的視頻,是比亞迪對三種形態電池做的針刺試驗。三元鋰電池液態電解質本身易燃,高溫后釋放氧氣助燃。針刺穿透的瞬間,電池即發生了嚴重的熱失控——爆燃,電池表面溫度迅速超過500℃。

跟三元鋰材料不同,磷酸鐵鋰的放熱反應啟動溫度高,放熱慢、產熱少,磷晶體中的P-O鍵穩固,高溫不會釋放強氧化性物質助燃。在材料的安全屬性上,磷酸鐵鋰對三元鋰材料具有碾壓性優勢。因此,在傳統塊狀磷酸鐵鋰電池刺穿后,有煙無明火,表面溫度上升到200℃~400℃之間,沒有出現爆燃。

刀片電池的安全性,基于塊狀電池再進一步。刀片電池被刺穿后無明火、無煙,電池表面的溫度在30℃~60℃。中科院院士歐陽明高分析指出,刀片電池的設計使它在短路時產熱少、散熱快。

我查了比亞迪公開的技術資料和刀片電池專利,順藤摸瓜,找出了刀片電池安全性升級的幾點技術支撐。

產熱少,一是因為磷酸鐵鋰材料穩定的化學特性,二是刀片電池在高風險安全位點全面使用高溫陶瓷涂層,具有更好的耐高溫和絕緣性能。散熱快,是刀片電池薄而長的結構形態,增大了表面積,可以及時將內部的熱量傳導至外部,防止熱量在內聚集。

材料+結構優勢,讓刀片電池在穿刺試驗中表現優異。比亞迪這才雄心勃勃的說,要根除新能源汽車的安全性痛點,把“自燃二字從新能源車字典中抹掉”。但問題是,新能源汽車行業明知磷酸鐵鋰電池的安全優勢,為什么三元鋰電池還會大行其道?

說白了,在消費者感知層面,自燃概率低,但續航不夠是每個人都會碰到的。要改變生態,讓業內、普通消費者接受刀片電池,關鍵要把刀片電池的能量密度,拉升到三元鋰電池的水平。

對于磷酸鐵鋰電池領域,靠化學科學的進步提升能量密度,難度系數非常高?!暗镀姵亍钡倪x擇是,改良內部結構和物理特性,充分挖掘電池包內的空間和利用率,在有限的體積內裝入更多的電芯,以此提升電池包容量。

傳統電池包分三級構成,很多電芯組成一個模組,幾個模組再安裝在一個電池包內。而模組,無法直接架構在邊梁上,需要電池包內植入橫梁、縱梁支撐。

刀片電池的思路,是把電芯做成薄而長的形狀(因為薄而長的形狀,像刀片一樣,這就是刀片電池名稱的由來),電芯長度近似電池包的寬度。在裝配時,直接略過模組這一項,電芯架在電池包邊梁上、密布排列。電芯既是能量體儲存電能,又是結構體強化電池包強度(做結構體的原理也不難懂,就像一把筷子很難折斷。密布排列的電芯也是走的“群架”路線)。在比亞迪的專利里,刀片電池的電池包沒有內部橫梁、縱梁的的結構件,甚至電芯跟邊梁的連接,用的也是膠合技術。

根據比亞迪的專利,刀片電池電池包,電芯占包內可用容積的比值,在81%~97%之間。我真心覺得,“刀片電池”電池包,已經沒有了冗余的零件和多余的空間,所有的容積,都釋放給了電芯。


標簽:電池鋰電池

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