史上最严安全测试通过 “自燃”将成为电动汽车发展历史

智车派 【原创】 作者:孙斌 2020-04-03 11:19
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  是什么原因导致你在想要购买一台电动汽车的时候望而却步?有人的答案是续航,也有更多的人担心的是安全问题。近几年来,电动汽车一方面为人们带来了便利,比如节省费用、绿色出行等等;另一方面,有关电动汽车的负面新闻也是不断缠身,在这些负面的声音中,最常见的一种声音则来自于电池安全——自燃。

  其实,无论是电动汽车还是燃油汽车,自燃的多数起因都是汽车内的电路出现故障,而在电路出现故障的情况中,又以电池出现故障的情况居多。用户的这种担心是一种多余吗?笔者看来,恐怕未必。

史上最严安全测试通过 “自燃”将成为电动汽车发展历史

  不知还有多少人有印象,去年的同期,在全球范围内,连续发生了多起电动汽车自燃事故。接二连三的电动车自燃事故,让很多非电动汽车车主甚至不敢把车停在电动汽车的旁边,以避免殃及池鱼的惨剧发生。而更多的消费者也开始更加担心电动汽车上核心部件动力电池的安全问题。那么,是否有解决办法呢?

  根据笔者了解的情况,以目前的技术水平,似乎仍然没有哪种办法可以完全解决动力电池的安全问题……

  那么问题来了,为什么动力电池的安全问题迟迟无法解决呢?这是个古老的问题,不如先从动力电池的种类聊起。

动力电池两强争霸 安全才是获胜关键

  谈起动力电池的种类,目前在市面上经过激烈的竞争留存下来的两个选择分别是——三元锂电池和磷酸铁锂电池。两种动力电池各有优缺点,具体情况如下:

  三元锂电池:这是最早开始普遍应用的动力电池之一,其具有能量密度高、振实密度高的特性。但同时,其最大的弊端在于安全性差、耐高温性差、寿命差、大功率放电差等问题。

  磷酸铁锂电池:这种电池的寿命相比要更长,充放电倍率大、安全性好、耐高温性也好,同时元素无害、成本低。而它也并非没有缺点,其缺点在于能量密度低、振实密度低。

磷酸铁锂电池
磷酸铁锂电池

  从两种常用的动力电池的特性上不难看出,它们各有优缺点,都不太完美。但对于电动汽车当下的发展来说,又必须要使用。于是,为了保证其安全性,最好的办法就是在电池模组、电池包的设计结构上动手进行优化,例如采用更加坚固的金属外壳打造电子模组或电池包。但这些方式,仍旧仅仅是对动力电池的安全性进行优化,可以提升的空间还是有限。

  既然,针对动力电池的安全问题,行业内只能依靠技术优化将危险将至最低,那如何保证电动汽车的安全性呢?自然是只能依靠行业的准入标准等,依赖非常严苛的试验来保证动力电池的在使用中的安全性。

  此前,笔者也曾参观采访过多种电池安全的实验室,这些试验,都是尽可能模拟电池在日常使用过程中的可能会出现的短路状态,以测试电池的安全性能。其中,对于动力电池的测试当中,最为严苛的当然是针刺试验。

电动汽车的电池组和电动机组件
电动汽车的电池组和电动机组件

又一次针对针刺试验的挑战

  针刺试验是对于锂电池安全测试试验当中最为复杂的,因为其原理是通过外力扎入的钢针,导致电池产生内短路点,一般情况下,锂电池的能量都会通过内短路点在短时间内快速释放(最多会有70%的能量在一分钟内释放),导致温度在短时间内急剧上升,继而引发连锁反应,从而导致热失控。

  为什么说针刺试验是锂电池测试最为严苛的方法呢?主要是因为目前无论是三元锂电池还是磷酸铁锂电池都比较难以合格的通过该项测试。但其实试想在现实生活中,电动汽车最极端的情况就是车祸,车祸中,电池被异物刺入也并非不可能遇到的情况。并且,车祸中电动汽车发生燃烧甚至爆炸要更加危险。

动力电池针刺试验原理示意图
动力电池针刺试验原理示意图

  因此,针刺试验对于动力电池的安全性检测,是有着极高的重要性的。当然,不能否认的是,针刺试验的确被行业“选择性搁置”,但究其原因竟然,正是上文提到的没有一款三元锂动力电池可以通过针刺试验。

  真的没有任何一款动力电池可以通过针刺试验吗?日前,有这样一个视频在网络上流传开来,视频如下:

  从视频上可以看到,一种全新的动力电池成功的通过的针刺试验。这无疑是为行业的发展又一里程碑。如果一款动力电池连针刺试验都能安全通过,这意味着电动汽车的安全系数得到了飞跃式的进展。

  从视频中我们可以明显的看到,三元锂电池在被针刺穿的一瞬间就发生了爆燃,温度超过500摄氏度,场面与文章开头提到的电动车辆自燃的场景非常相似。

某电动汽车在上海自燃事件录像,场景与三元锂电池的针刺试验很像
某电动汽车在上海自燃事件录像,场景与三元锂电池的针刺试验很像

  磷酸铁锂电池的结果相对较好,并没有发生起火燃烧的现象,唯一的隐患在于电池表面的温度却高达200到400摄氏度,这样的高温极有可能引燃附近的可燃物,进而引起火灾。

  这场实验中最为抢眼的是一款名为刀片电池的测试品,刀片电池在被刺穿的时候,并没有任何的异常表现,甚至连冒烟都没有,结构依旧稳定。通过温度传感器显示,电池表面的温度只有60摄氏度,甚至低于夏季北京地面最高70摄氏度的温度。

三种动力电池测试结果
三种动力电池测试结果

这款通过针刺试验的刀片电池,究竟是什么呢?

  刀片电池是比亚迪最新研发的超级磷酸铁锂电池,之所以有这样一个名字,是因为这一次比亚迪将电芯做成了“刀片”形状。

比亚迪刀片电池
比亚迪刀片电池

  电池做成“刀片”有哪些好处呢?

  比亚迪的刀片电池首先带来的改变就是安全性,这个在针刺试验的状况已经可以说明了。笔者了解到,比亚迪在刀片电池上使用了全方位高温“陶瓷电池”技术来保障电池安全。

  在高风险安全位点全面使用耐高温和具有优异绝缘性能的高温陶瓷涂层,如极耳陶瓷、陶瓷极柱等应用,让比亚迪刀片电池的安全性能得到极大的提升。

  除了安全性能方面的提升,刀片电池的长度还是可以根据电池包的尺寸进行定制,最长可以做到2米多。这让刀片电池在成组时可以跳过“模组”,直接组成电池包。这也大大简化了电动汽车的组装过程。

比亚迪刀片电池生产车间
比亚迪刀片电池生产车间

  从行业而言,刀片电池的出现对于电动汽车及动力电池两个行业都具有重大意义。在动力电池行业里,无疑可以促进行业的再度创新,相比此前因为“大家都做不到”导致对安全性意义最大的针刺试验“暂时搁置”,现在刀片电池做到了,必然会促使行业内的人士加大创新力度,去努力争取让动力电池的安全性都提升至可以通过针刺测试。

  对于电动汽车行业而言,一方面,刀片电池提升了电动汽车的生产效率;另一方面,也进一步提升了电动汽车的安全性,尤其是在极端条件下(车祸等)的安全性,提升车主的安全性。

  对于消费者,电动汽车的安全性提升了,也就可以更好的打消消费者此前在选购电动汽车时的忧虑,继而推动电动汽车的销量。

将安全放在第一位的比亚迪交出硬核答案——刀片电池

  不得不说,刀片电池是比亚迪交出的一份硬核答案。硬就硬在电池的升级是实实在在的秀肌肉,展现硬实力。显然,这项技术的革新对于行业发展、消费者应用都是有着决定性意义的。

  正如开篇提到的,比动力电池的安全决定了电动汽车的安全,电动汽车的安全则决定着驾驶者与乘坐者的安全。如今,最为普遍的设计是将决定安全的电池包布置在汽车的底部,目的是防止电池包受到撞击破坏。但是放在底部就要面对可能出现的磕碰问题,在一些极端情况下,比如电池包外壳就可能被划破、刺破,伤及电芯,甚至有刺穿整个电池包的风险。

  从这样的一场测试可以看到,刀片电池即使在遇到极端的情况时,即便是遭遇电池被贯穿的最恶劣情况,电池表面的温度也不会超过60度,从而保证了电动汽车既也不会起火、更不会爆炸,如此最大程度保障了驾驶者与乘客的人身安全。

比亚迪汉EV将率先采用刀片电池
比亚迪汉EV将率先采用刀片电池

  笔者从比亚迪方面得到的消息称,如此安全可靠、性能优越的刀片电池将率先搭载在汉EV车型上。由此可见,汉EV的推出或将彻底改变电动汽车安全的现状。

  众所周知,比亚迪最早以电池起家,对于电池的研发可谓是看家本领。旗下电池种类众多,不仅包括三元锂电池、磷酸铁锂电池还包括应用于手机的钴酸锂电池等。但是无论做哪种电池,“安全”在比亚迪内部始终都被定义为最高等级。

  由于比亚迪始终把安全放在第一位,所以在量产电池的技术选择上显得就相对有些“保守”。但提升产量相比提升电池的安全性来说,实现起来显然会更加容易。比亚迪宁可抱着牺牲产能先保证安全的这种“保守”态度,换来的是电池安全性更高的结果。这显然是对所有终端用户的负责任的态度,展现了一家以技术立身企业的担当。

  看过往,16年超过70万的新能源汽车装车记录中没有发生过一起电池安全事故,足以充分展现比亚迪电池的安全特性。

  比亚迪方面告诉笔者,电池的材料决定了电池的安全性极限,当下,在电池材料没能有创新材料改善性能的情况下。业内对三元锂电池能量密度的过分追求已经触碰到比亚迪严防死守的安全底线。因此比亚迪才决定研发“刀片电池”,给新能源汽车行业提供更加安全的动力电池,推动新能源汽车行业的健康发展。

  此次刀片电池的推出,对于行业而言,是一次里程碑式的发展。在此之后,或许“自燃”将彻底成为电动汽车发展过程中的历史,最终被从电动汽车的字典中删去。但比亚迪依旧不会停下创新的脚步,继续探寻电池发展的可能,为电动汽车进入千家万户,让绿色出行早日普及而前行。

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