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雖然之前已經(jīng)看過相關(guān)視頻，雖然觀測室和實(shí)驗(yàn)室之間隔著厚厚的防護(hù)玻璃，但鋼針刺入電芯的瞬間，劇烈的爆燃還是讓現(xiàn)場所有人都嚇了一跳。 受測的只是一個(gè)電芯（電量是440Wh），倘若是100個(gè)甚至150個(gè)這樣的電芯堆在一起，那將是怎樣的場面？！那一刻，我替所有開電動(dòng)車的人都捏了一把汗。 一個(gè)多小時(shí)后，同樣的實(shí)驗(yàn)又進(jìn)行了一次。這次受測電池?fù)Q成了比亞迪最新研發(fā)的“刀片電池”，電芯電量相當(dāng)（443Wh），鋼針刺入電芯，肉眼看來似乎什么都沒有發(fā)生，不僅沒有起火，甚至連煙都沒有，和之前的三元鋰電池的針刺實(shí)驗(yàn)，形成了鮮明對比。 這次針刺對比實(shí)驗(yàn)使用的“刀片電池”和三元鋰電池電芯。 日前，弗迪電池邀請全國媒體參觀了其新近建成投產(chǎn)的重慶工廠，而親眼見證三元鋰電池和“刀片電池”的針刺實(shí)驗(yàn)對比，成為整個(gè)過程大家印象最為深刻的環(huán)節(jié)。 對于汽車動(dòng)力電池而言，能量密度、充電時(shí)間、循環(huán)壽命、制造成本都很重要，但是毫無疑問，最重要的始終是安全。 目前，磷酸鐵鋰和三元鋰是最主流的兩種汽車動(dòng)力電池，三元鋰電池最主要的優(yōu)勢是能量密度大，此外在大倍率充電、低溫性能上也較前者有優(yōu)勢；但磷酸鐵鋰在循環(huán)壽命和成本上更有優(yōu)勢，而在安全性上對三元材料更有著壓倒性的優(yōu)勢。 三元材料在200℃左右就會(huì)分解，并且同時(shí)會(huì)釋放出氧氣，所以在針刺實(shí)驗(yàn)中會(huì)造成與炸藥類似的爆燃。我們在多起電動(dòng)車起火事故中已經(jīng)看到，各種原因?qū)е碌碾姵責(zé)崾Э刂螅囕v會(huì)迅速爆燃，倘若車?yán)镉腥耍藛T根本來不及逃生。去年發(fā)生在上海的特斯拉爆燃事故，從冒煙到爆燃只有短短5秒時(shí)間（下圖）！正是因?yàn)檫@個(gè)原因，三元鋰電池一度在大巴上被禁用。 如果說三元鋰電池的熱失控過程像火藥被點(diǎn)燃，那么磷酸鐵鋰的燃燒過程就像煤，磷酸鐵鋰熱穩(wěn)定性好，700℃才會(huì)發(fā)生分解，而且分解過程不會(huì)釋放氧氣，所以即使是針刺實(shí)驗(yàn)這種極端情況下，普通的磷酸鐵鋰電池也只會(huì)冒煙，而沒有起火。網(wǎng)上看到一個(gè)說法——從電池包整個(gè)系統(tǒng)的安全設(shè)計(jì)角度，三元鋰電池的挑戰(zhàn)是磷酸鐵鋰電池的十倍以上！ “在500℃的溫度下，磷酸鐵鋰材料結(jié)構(gòu)都非常穩(wěn)定，但三元鋰材料在200℃左右就會(huì)發(fā)生分解，且化學(xué)反應(yīng)較劇烈，會(huì)釋放氧分子，更容易引發(fā)熱失控。”弗迪電池公司副總經(jīng)理孫華軍表示。 那為何三元材料還是迅速超過磷酸鐵鋰，成為當(dāng)前行業(yè)最主流的汽車動(dòng)力電池？2019年我國國產(chǎn)動(dòng)力電池總銷量75.64GWh，其中三元電池銷量為52.97GWh，占比超70%；磷酸鐵鋰電池僅為20.59GWh，占比只有27%。 2019年，國產(chǎn)三元鋰電池銷量占比超70%，磷酸鐵鋰電池僅占27%。 一個(gè)重要原因是消費(fèi)者過度追求高續(xù)航里程，而作為“指揮棒”的產(chǎn)業(yè)政策則過度追求動(dòng)力電池的高能量密度，新能源車的補(bǔ)貼額度和電池能量密度、續(xù)航里程直接掛鉤。因此，雖然普通的磷酸鐵鋰電池有諸般好處，但是因?yàn)橄鄬θ囯姵卦谀芰棵芏壬系妮^大劣勢，而逐漸被眾多電動(dòng)車所棄用，甚至連一直堅(jiān)持磷酸鐵鋰路線的比亞迪也不得不在自己的乘用車上越來越多地采用三元電池，目前比亞迪唐、宋、秦、元等主力純電動(dòng)乘用車型上，使用的都已經(jīng)是三元鋰電池。 目前，三元電池單體能量密度已經(jīng)普遍可以達(dá)到240Wh/kg以上，而磷酸鐵鋰電池單體主流仍在150Wh/kg左右。因此，連比亞迪的多款純電車型，目前使用的也是三元鋰電池。 但是，屢屢發(fā)生的電動(dòng)車自燃甚至是爆炸事故，讓所有真正致力于電動(dòng)車行業(yè)健康發(fā)展的人，都不得不認(rèn)真思考電池安全問題的破解之道。這種破解顯然不能單單依靠更堅(jiān)固的外殼、更好的冷卻系統(tǒng)、更先進(jìn)的電池控制邏輯。解鈴還須系鈴人，提升電芯本身的安全性才是根本的解決之道——沒有電芯的安全提升，就談不上電池系統(tǒng)的安全。 頻頻發(fā)生的電動(dòng)車自燃，迫使行業(yè)必須真正解決動(dòng)力電池的安全問題。 比亞迪獨(dú)家開發(fā)的“刀片電池”橫空出世。 “刀片電池”其實(shí)還是磷酸鐵鋰電池，只是和普通電芯相比，它更長、更薄，電芯單體長96厘米、寬9厘米、高1.35厘米，通過陣列的方式排布在一起，就像“刀片”一樣插入到電池包里面，在成組時(shí)，電池包里不再需要“電池模組”和梁，大大減少了電池包的零件數(shù)量，提高了電池包的體積利用率。“刀片電池”通過一系列結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)了電池包的超級強(qiáng)度，大幅提升了電池包的安全性能，同時(shí)，電池包的體積利用率也提升了50%以上。 由“刀片電池”（右）和普通電池構(gòu)成的電池包相比，零件數(shù)量減少了40%，體積利用率提升了50%。 因此，雖然電池單體的能量密度仍然低于三元電池，但是電池包的能量密度——尤其是體積能量密度——卻達(dá)到了三元鋰電池的同等水平。據(jù)悉，首款搭載“刀片電池”的比亞迪漢EV，綜合工況下的續(xù)航里程達(dá)到了605公里，未來通過材料的創(chuàng)新升級，續(xù)航可進(jìn)一步提高到700~800公里。 “刀片電池”將首先搭載在比亞迪漢EV車型上。比亞迪表示，這款EV的綜合工況續(xù)航里程將達(dá)到605公里。不僅如此，“刀片電池”出色的放電性能支持漢3.9秒“破百”，循環(huán)充放電壽命達(dá)3000次以上，綜合性能全方位碾壓目前的三元鋰電池。 在體積能量密度大幅提升到和三元鋰電池相當(dāng)?shù)那闆r下，“刀片電池”由于扁而長的獨(dú)特結(jié)構(gòu)，內(nèi)部短路造成的熱擴(kuò)散路徑更長，熱量集聚效應(yīng)更慢，因此也比普通塊狀磷酸鐵鋰電池更加安全。 針刺實(shí)驗(yàn)中，“刀片電池”的安全性不僅明顯優(yōu)于三元電池，也優(yōu)于普通塊狀磷酸鐵鋰電池。 對電動(dòng)車而言，重要的不是電芯單體而是電池包的系統(tǒng)能量密度，“刀片電池”讓系統(tǒng)能量密度達(dá)到了三元鋰電池相同的水平，同時(shí)安全性提高了10倍，循環(huán)壽命提高了1倍以上（80%電量保持率），“刀片電池”堪稱是動(dòng)力電池領(lǐng)域的一次革命性突破！ 80%容量保持率的循環(huán)壽命，“刀片電池”可達(dá)5000次以上，而三元電池僅為2000余次。 隨著“刀片電池”的問世，比亞迪也加快了電池業(yè)務(wù)獨(dú)立運(yùn)營、分拆上市的步伐。比亞迪總裁王傳福此前多次透露，將在合適時(shí)候進(jìn)行比亞迪電池的IPO，最新消息是，比亞迪電池板塊預(yù)計(jì)將于2022年左右獨(dú)立上市。 在弗迪電池重慶工廠的宣傳板上，我們看到了這樣的內(nèi)容：“設(shè)計(jì)產(chǎn)能20GWh，……年產(chǎn)值超過200億元”。據(jù)此可估算出“刀片電池”的出廠價(jià)應(yīng)為1元/Wh左右。 于2019年5月5日注冊完成的弗迪電池有限公司，正是比亞迪電池業(yè)務(wù)板塊的新主體，其前身就是比亞迪鋰電池有限公司。目前弗迪電池已投產(chǎn)的電池產(chǎn)能達(dá)到40GWh，到2022年含規(guī)劃在建的電池總產(chǎn)能將達(dá)到100GWh！ “刀片電池”+電池業(yè)務(wù)獨(dú)立運(yùn)營，這是比亞迪改變中國動(dòng)力電池乃至于世界新能源車市場格局的一場“陽謀”。 好戲剛剛開始！ 到2022年，比亞迪動(dòng)力電池產(chǎn)能（含建設(shè)中）將達(dá)到100GWh，毫無疑問，這將極大改變中國動(dòng)力電池市場格局。 文 | 青主 |
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