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比亚迪“刀片电池”引领动力电池安全新高度

拆车坊

  2020年3月29日,比亚迪通过电视和网路直播方式,宣布正式推出“刀片电池”。从公布信息上来看,“刀片电池”拥有极高的安全性,并且兼具长寿命和长续航,它的出现重新了定义新能源汽车的安全标准,或许会改变未来电动车核心发展方向。接下来,笔者简单和大家介绍什么是“刀片”电池,为何说它是目前最安全的电池解决方案?

  目前电动车(EV车型)电池安全么?

  电动车的电池安全永远都是各个厂家关注设计要点,为了保护电池考虑加强车身结构、增加电池保护壳强度和厚度、更不用说电池本身的短路、过充、防止热失控等保护设计。都是尽力为了电池安全而努力。但俗话说得好这些都是治标不治本,因为电池本身存在不稳定因素,才需要更多考虑安全设计,目前主流的乘用车所用三元锂电池,惧怕穿刺伤,如果电芯出现穿刺,将立刻变成火球+炸弹,只要出现自燃只能让其消耗完,而且燃烧迅速,车内成员几乎没有时间逃离。

比亚迪“刀片电池”引领动力电池安全新高度

  另外,还有一种磷酸铁锂电池常用于商务车,该电池比三元锂电池安全不少,自身不怕穿刺,穿刺后也只会冒烟,车内成员有机会逃离,但是穿刺后表面温度会逐步升高,一直攀升至200-400℃,依然会引燃周围物品最终起火。所以目前主流动力电池中,基本无法完全避免电池物理穿刺后的自燃现象。

比亚迪“刀片电池”引领动力电池安全新高度

  超级安全 解决新能源车安全痛点

  “针刺穿透测试”是行业内公认的对电池电芯安全性最为严苛的检测手段。这一测试要求用钢针将动力电池电芯刺穿,造成电芯内部的大面积短路。比亚迪在发布会当天播放了一段对比三种电池针刺实验视频回应了之前网络上对于刀片电池超强安全性的质疑。在同样的测试条件下,三元锂电池在针刺瞬间出现剧烈的温度变化,表面温度迅速超过500℃,并发生极端的热失控——剧烈燃烧现象,电池表面的鸡蛋被炸飞;传统块状磷酸铁锂电池在被穿刺后无明火,有烟,表面温度达到了200℃~400℃,电池表面的鸡蛋被高温烤焦;比亚迪“刀片电池”在穿透后无明火,无烟,电池表面的温度仅有30-60℃左右,电池表面的鸡蛋无变化,仍处于可流动的液体状态。这一结果足以证明“刀片电池”彻底摆脱了传统动力电池可能会发生的“热失控”的噩梦,其安全性具有无可比拟的优势。

比亚迪“刀片电池”引领动力电池安全新高度

  为何“刀片”电池的温度比较低?

  对于比亚迪刀片电池在针刺实验中的表现,中国科学院院士欧阳明高分析指出刀片电池的设计使得它在短路时产热少、散热快,评价刀片电池的表现“非常优异”。

  “刀片”是个什么概念?

  笔者看完发布会后大致有了了解,并用自己的方式解读“刀片”电池的设计理念。目前的磷酸铁锂电池体积硕大,并且能量密度比较低。单体体积越大,在整体电池布局上就越难,浪费的空间就越多,而且结构不容易加强。这就像下面这张没有切过的大面包(目前磷酸铁锂单体)

比亚迪“刀片电池”引领动力电池安全新高度

  “刀片”电池的概念,就是将上面的大面包进行切割,形成如下图的面包片。片儿数多了,但容量密度没变。虽然看似“无用”的举动,却带来了很多好处,譬如排列方式更灵活,由于磷酸铁锂单体电芯变小,可以根据空间规划进行排列,空间利用率提升,能量密度也随之提升。另外,刀片结构扁平化设计,在穿刺后控制表面温度也更加容易。这也是穿刺有刀片电池表面温度只有60度的奥秘。最后,每个刀片电池都是一个加强结构,如果整车使用100快刀片电池,那么整体强度也在倍增。除此之外,在刀片电池上下两侧还有蜂窝状加强结构,以提升电池整体强度。所谓“强上加强”。

  当然,切片面包。。。不是,刀片电池并不是切面包那么容易,进行“刀片”排列后,公司的“员工”多了,“管理”也就更麻烦了。所以也更加考核电池管理系统以及各级安全系统的管理能力和效率。这方面,虽然此次发布会没有讲,但凭借经验,这方面一定会下了不少功夫。

比亚迪“刀片电池”引领动力电池安全新高度

  创新结构突破磷酸铁锂电池组能量密度瓶颈

比亚迪“刀片电池”引领动力电池安全新高度

  比亚迪“刀片电池”通过结构创新,在成组时可以跳过“模组”,大幅提高了体积利用率,最终达成在同样的空间内装入更多电芯的设计目标。相较传统的有模组电池包,“刀片电池”的体积利用率提升了50%以上,续航里程已经达到了高能量三元锂电池的同等水平。

  在大幅提升系统质量能量密度以及体积能量密度的同时,由于去掉了“模组”这一层中间结构,使得电池系统的复杂度大幅下降,由此也带来了更高的产品稳定性和更低的故障率,给消费者带来了兼具高安全以及高品质的新能源汽车

比亚迪“刀片电池”引领动力电池安全新高度

  比亚迪集团副总裁兼弗迪电池董事长何龙表示:“几乎你能想到的所有汽车品牌,都在和我们探讨基于刀片电池技术的合作方案,相信大家很快就能看到、听到刀片电池更多精彩的消息。”

  首发搭载中大型高端轿车比亚迪汉

比亚迪“刀片电池”引领动力电池安全新高度

  刀片电池只在比亚迪汉纯电车型搭载应用,其他车型暂无规划。比亚迪汉EV作为统领“王朝家族”的旗舰级轿车,其综合工况下的续航里程达到605公里,百公里加速3.9秒,在整车设计特别是内饰部分演绎出全新的家族设计语言,描绘了比亚迪品牌朝向豪华与科技不懈创新的未来。

  今天,笔者仅从新闻速递角度,与大家介绍分享“刀片”电池的概念,未来我们也会持续关注刀片电池的安全性、续航表现等。如有机会,我们可深入亲身经历了解/甚至亲自测试刀片电池穿刺的安全性。

责任编辑:郭磊

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