宁德时代“断针版针刺实验”回应比亚迪,真能说明三元锂安全吗?
汽车葫芦圈 原创 05/27 117544


中国有一句很经典的老话“醉翁之意不在酒”,用来表示“本意不在此而在别的方面”。

宁德时代针刺实验

当然,这句话放在近几日网络舆论火热的“宁德时代针刺实验手撕比亚迪”事件上再合适不过:此前,比亚迪为了表示“刀片电池”具有极高的安全性,做了一个对比针刺实验,三元锂在针刺的瞬间爆燃,而刀片电池却在针刺后没有任何异常反应;
作为三元锂电池代表性企业的回击,宁德时代也做了一个针刺实验,不过结果却是三元锂电池包坚硬的金属外壳直接让实验钢针断掉、针刺失败,进而得出“三元锂”也非常安全的结论。
很显然,这两组针刺实验里面有一个巨大差异化的问题:针刺实验到底是为了实验什么?是为了穿透后验证热失控下的安全性、还是为了实验电池包外力损伤下的安全性?
用那句话说,就是看醉翁的本意,到底是否是为了喝酒?


针刺实验,模拟的是极端热失控情况,而并非简单外力损伤

一个很有意思的点,其实比亚迪和宁德时代各自的针刺实验,其最终目的并不相同:比亚迪是一定要穿透,目的是造成电池短路,以此验证极端情况下的电池热失控安全性;而宁德时代的“断针”针刺实验,则是表明自身的电池安全防护能力够强,极端外力破坏也不会造成短路,进而不会发生危险的热失控。
那么,外部防护足够坚硬,是否就意味着三元锂电池就足够的安全呢?
答案是未必。事实上,在理论情况中,“针”刺破三元锂中的隔膜导致短路,不一定需要外力破坏,电池内部的变化一样会导致“针刺实验”的发生,会在瞬间热失控,进而爆炸起火燃烧。

这根内部变化导致的“针刺”,学名叫“锂晶枝”,是锂电池不得不面临的问题,它的存在就类似于人体中的癌细胞,正常人身体中也有,但是在可控范围内,平时也没有任何影响,而一旦其失控生长,那就是另外一个故事了。
而影响锂晶枝生长速度和结构形态的,除工艺和设计上的区别会有所不同之外,电池自身使用年限、充电速率、温度等等都会是影响因素,很多时候在考虑到锂电池内部不可视的情况,一旦出现锂晶枝持续生长会刺破隔膜的情况,一般都为时晚矣。
作为解决方案,一是尽可能想办法解决掉它,但目前的技术还难以彻底解决;二就是像比亚迪的刀片磷酸铁锂电池这样,以特殊的设计+更安全的材料,完全无视“穿刺”。

温度几乎无变化的刀片电池针刺实验

事实上,从比亚迪此前的“针刺实验”结果来看,正负极之间更大的回路,刀片形状更大的散热面积,再加上磷酸铁锂先天比三元锂更高的热失控温度,在电池自身的安全性层面,确实远胜于三元锂,这是事实,不可辨驳的事实。
所以,从两次对比的针刺实验来看,我们也更愿意站在比亚迪这边,确实是比亚迪的针刺实验更具代表意义,而宁德时代的“断针版针刺实验”,更像是一场为了宣传自身电池防护安全的“秀”而已,毕竟要是只说电池外壳安全防护,比亚迪也做的不错。


三元锂也非常安全,只是这个高安全性,是有前提条件的

其实还有很有意思的一点,比亚迪此前在发布“刀片电池”的时候,还专门提及了一点“三元锂不是动力电池的唯一出路,比亚迪只是提供了一个解决方案而已”。
比亚迪的眼界和胸怀,对比此次宁德时代略显着急的“回击实验”,高下立判;当然,站在当事者的角度,宁德时代作为目前国内最大的三元锂电池供应商,在市场可能受到影响的时候做出一些动作,也情有可原。

站在纯公平角度来看,如今装车的车规级三元锂动力电池PACK包,其实也都是非常安全的,即使不说宁德时代的产品,就是比亚迪自身,其实也有三元锂生产线和大量的三元锂装车产品。
以市面上所有三元锂动力电池来看,包括松下、LG、宁德时代、国轩高科、比亚迪等等,到目前为止的几年时间,都非常的安全,因为动力电池导致的热失控自燃事故的绝对比例其实远低于燃油车燃油管路问题导致自燃的比例。
那为何,上文“根本无法通过针刺实验的三元锂,此时又变得非常安全了呢?”
这,就不得不提及针对三元锂电池安全特性而打造的专用车规级PACK包以及对应的BMS管理系统和温控系统,这些加在一起,构成了三元锂也能非常安全的大前提。

上文我们又说到,锂晶枝的不可控生长,有可能刺穿隔膜引发短路,进而产生热失控引发后续一系列安全问题,那么,如果能做到既防护外力损伤,也防止锂晶枝生长刺穿隔膜,不就能够做到三元锂的高标准安全了么?
事实上,企业们也确实是这么做的,在动力电池PACK包层面,如今几乎所有的厂商都有能通过国标测试的针对性设计,从非常刚性、能够防穿刺、防冲击的电池包外壳,到电池PACK包内部的硬性支撑结构,还包括泄压阀设计、以及IP67甚至IP68等级的防尘防水标准等等,从外力损伤角度来看,如今的三元锂电池组们,早已练就“金钟罩铁布衫”,让自己刀枪不入,宁德时代的“断针版针刺实验”就是最好证明。

将电池布局在后备箱中的VV7 PHEV

包括在三元锂电池的装车位置层面,各大车企也是绞尽脑汁,尽可能布局在不会受到外力冲击的位置上,比如目前常见的两个位置,一是乘员舱下部,在车身最核心的前后横梁与左右纵梁之间,能够最大限度的避免事故对电池的影响;二是在后备箱之中,常见于对于离地间隙有要求的车型,能够避免托底对底部电池组的损害,后防撞钢梁的设计也能防止追尾事故对电池的影响。

而在控制锂晶枝的生长方面,目前优质的电动车都有完备的BMS和温控系统,通过电池组温度控制,充电电流管理等多方面,最大限度的抑制锂晶枝生长,都是能很大程度增加三元锂电池安全性的措施。
所以在最后,当我们再回过头来看这两场目前吵的不可开交的“针刺实验”,真的挺没必要争吵的,如今的三元锂电池,真的就只是无法通过标准的“针刺实验”而已,因为其极端情况热失控表现确实不理想,但是在现实的诸多安全防护措施下,其依然是足够安全的;而磷酸铁锂的刀片电池,真的就是先天更加安全,尤其是极端热失控情况下,再加上成组电池包之后,一样具备外部防护、BMS和温控系统,整体安全性确实比三元锂要更高。
事实就是这样,没必要吵,未来完全可能是两者平分天下,三元锂毕竟能量密度更高,未来可能用于“续航超长”的产品,而普通的产品,更注重安全性耐久性,刀片肯定是更加合适的。