是什么原因?qū)е履阍谙胍?gòu)買一臺(tái)電動(dòng)汽車的時(shí)候望而卻步？有人的答案是續(xù)航，也有更多的人擔(dān)心的是安全問(wèn)題。近幾年來(lái)，電動(dòng)汽車一方面為人們帶來(lái)了便利，比如節(jié)省費(fèi)用、綠色出行等等；另一方面，有關(guān)電動(dòng)汽車的負(fù)面新聞也是不斷纏身，在這些負(fù)面的聲音中，最常見(jiàn)的一種聲音則來(lái)自于電池安全——自燃。
其實(shí)，無(wú)論是電動(dòng)汽車還是燃油汽車，自燃的多數(shù)起因都是汽車內(nèi)的電路出現(xiàn)故障，而在電路出現(xiàn)故障的情況中，又以電池出現(xiàn)故障的情況居多。用戶的這種擔(dān)心是一種多余嗎？筆者看來(lái)，恐怕未必。
不知還有多少人有印象，去年的同期，在全球范圍內(nèi)，連續(xù)發(fā)生了多起電動(dòng)汽車自燃事故。接二連三的電動(dòng)車自燃事故，讓很多非電動(dòng)汽車車主甚至不敢把車停在電動(dòng)汽車的旁邊，以避免殃及池魚的慘劇發(fā)生。而更多的消費(fèi)者也開始更加擔(dān)心電動(dòng)汽車上核心部件動(dòng)力電池的安全問(wèn)題。那么，是否有解決辦法呢？
根據(jù)筆者了解的情況，以目前的技術(shù)水平，似乎仍然沒(méi)有哪種辦法可以完全解決動(dòng)力電池的安全問(wèn)題……
那么問(wèn)題來(lái)了，為什么動(dòng)力電池的安全問(wèn)題遲遲無(wú)法解決呢？這是個(gè)古老的問(wèn)題，不如先從動(dòng)力電池的種類聊起。
動(dòng)力電池兩強(qiáng)爭(zhēng)霸 安全才是獲勝關(guān)鍵
談起動(dòng)力電池的種類，目前在市面上經(jīng)過(guò)激烈的競(jìng)爭(zhēng)留存下來(lái)的兩個(gè)選擇分別是——三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池。兩種動(dòng)力電池各有優(yōu)缺點(diǎn)，具體情況如下：
三元鋰電池：這是最早開始普遍應(yīng)用的動(dòng)力電池之一，其具有能量密度高、振實(shí)密度高的特性。但同時(shí)，其最大的弊端在于安全性差、耐高溫性差、壽命差、大功率放電差等問(wèn)題。
磷酸鐵鋰電池：這種電池的壽命相比要更長(zhǎng)，充放電倍率大、安全性好、耐高溫性也好，同時(shí)元素?zé)o害、成本低。而它也并非沒(méi)有缺點(diǎn)，其缺點(diǎn)在于能量密度低、振實(shí)密度低。
磷酸鐵鋰電池
從兩種常用的動(dòng)力電池的特性上不難看出，它們各有優(yōu)缺點(diǎn)，都不太完美。但對(duì)于電動(dòng)汽車當(dāng)下的發(fā)展來(lái)說(shuō)，又必須要使用。于是，為了保證其安全性，最好的辦法就是在電池模組、電池包的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)上動(dòng)手進(jìn)行優(yōu)化，例如采用更加堅(jiān)固的金屬外殼打造電子模組或電池包。但這些方式，仍舊僅僅是對(duì)動(dòng)力電池的安全性進(jìn)行優(yōu)化，可以提升的空間還是有限。
既然，針對(duì)動(dòng)力電池的安全問(wèn)題，行業(yè)內(nèi)只能依靠技術(shù)優(yōu)化將危險(xiǎn)將至最低，那如何保證電動(dòng)汽車的安全性呢？自然是只能依靠行業(yè)的準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)等，依賴非常嚴(yán)苛的試驗(yàn)來(lái)保證動(dòng)力電池的在使用中的安全性。
此前，筆者也曾參觀采訪過(guò)多種電池安全的實(shí)驗(yàn)室，這些試驗(yàn)，都是盡可能模擬電池在日常使用過(guò)程中的可能會(huì)出現(xiàn)的短路狀態(tài)，以測(cè)試電池的安全性能。其中，對(duì)于動(dòng)力電池的測(cè)試當(dāng)中，最為嚴(yán)苛的當(dāng)然是針刺試驗(yàn)。
電動(dòng)汽車的電池組和電動(dòng)機(jī)組件
又一次針對(duì)針刺試驗(yàn)的挑戰(zhàn)
針刺試驗(yàn)是對(duì)于鋰電池安全測(cè)試試驗(yàn)當(dāng)中最為復(fù)雜的，因?yàn)槠湓硎峭ㄟ^(guò)外力扎入的鋼針，導(dǎo)致電池產(chǎn)生內(nèi)短路點(diǎn)，一般情況下，鋰電池的能量都會(huì)通過(guò)內(nèi)短路點(diǎn)在短時(shí)間內(nèi)快速釋放（最多會(huì)有70%的能量在一分鐘內(nèi)釋放），導(dǎo)致溫度在短時(shí)間內(nèi)急劇上升，繼而引發(fā)連鎖反應(yīng)，從而導(dǎo)致熱失控。
為什么說(shuō)針刺試驗(yàn)是鋰電池測(cè)試最為嚴(yán)苛的方法呢？主要是因?yàn)槟壳盁o(wú)論是三元鋰電池還是磷酸鐵鋰電池都比較難以合格的通過(guò)該項(xiàng)測(cè)試。但其實(shí)試想在現(xiàn)實(shí)生活中，電動(dòng)汽車最極端的情況就是車禍，車禍中，電池被異物刺入也并非不可能遇到的情況。并且，車禍中電動(dòng)汽車發(fā)生燃燒甚至爆炸要更加危險(xiǎn)。
動(dòng)力電池針刺試驗(yàn)原理示意圖
因此，針刺試驗(yàn)對(duì)于動(dòng)力電池的安全性檢測(cè)，是有著極高的重要性的。當(dāng)然，不能否認(rèn)的是，針刺試驗(yàn)的確被行業(yè)“選擇性擱置”，但究其原因竟然，正是上文提到的沒(méi)有一款三元鋰動(dòng)力電池可以通過(guò)針刺試驗(yàn)。
真的沒(méi)有任何一款動(dòng)力電池可以通過(guò)針刺試驗(yàn)嗎？日前，有這樣一個(gè)視頻在網(wǎng)絡(luò)上流傳開來(lái)，視頻如下：
從視頻上可以看到，一種全新的動(dòng)力電池成功的通過(guò)的針刺試驗(yàn)。這無(wú)疑是為行業(yè)的發(fā)展又一里程碑。如果一款動(dòng)力電池連針刺試驗(yàn)都能安全通過(guò)，這意味著電動(dòng)汽車的安全系數(shù)得到了飛躍式的進(jìn)展。
從視頻中我們可以明顯的看到，三元鋰電池在被針刺穿的一瞬間就發(fā)生了爆燃，溫度超過(guò)500攝氏度，場(chǎng)面與文章開頭提到的電動(dòng)車輛自燃的場(chǎng)景非常相似。
某電動(dòng)汽車在上海自燃事件錄像，場(chǎng)景與三元鋰電池的針刺試驗(yàn)很像
磷酸鐵鋰電池的結(jié)果相對(duì)較好，并沒(méi)有發(fā)生起火燃燒的現(xiàn)象，唯一的隱患在于電池表面的溫度卻高達(dá)200到400攝氏度，這樣的高溫極有可能引燃附近的可燃物，進(jìn)而引起火災(zāi)。
這場(chǎng)實(shí)驗(yàn)中最為搶眼的是一款名為刀片電池的測(cè)試品，刀片電池在被刺穿的時(shí)候，并沒(méi)有任何的異常表現(xiàn)，甚至連冒煙都沒(méi)有，結(jié)構(gòu)依舊穩(wěn)定。通過(guò)溫度傳感器顯示，電池表面的溫度只有60攝氏度，甚至低于夏季北京地面最高70攝氏度的溫度。
三種動(dòng)力電池測(cè)試結(jié)果
這款通過(guò)針刺試驗(yàn)的刀片電池，究竟是什么呢？
刀片電池是比亞迪最新研發(fā)的超級(jí)磷酸鐵鋰電池，之所以有這樣一個(gè)名字，是因?yàn)檫@一次比亞迪將電芯做成了“刀片”形狀。
比亞迪刀片電池
電池做成“刀片”有哪些好處呢？
比亞迪的刀片電池首先帶來(lái)的改變就是安全性，這個(gè)在針刺試驗(yàn)的狀況已經(jīng)可以說(shuō)明了。筆者了解到，比亞迪在刀片電池上使用了全方位高溫“陶瓷電池”技術(shù)來(lái)保障電池安全。
在高風(fēng)險(xiǎn)安全位點(diǎn)全面使用耐高溫和具有優(yōu)異絕緣性能的高溫陶瓷涂層，如極耳陶瓷、陶瓷極柱等應(yīng)用，讓比亞迪刀片電池的安全性能得到極大的提升。
除了安全性能方面的提升，刀片電池的長(zhǎng)度還是可以根據(jù)電池包的尺寸進(jìn)行定制，最長(zhǎng)可以做到2米多。這讓刀片電池在成組時(shí)可以跳過(guò)“模組”，直接組成電池包。這也大大簡(jiǎn)化了電動(dòng)汽車的組裝過(guò)程。
比亞迪刀片電池生產(chǎn)車間
從行業(yè)而言，刀片電池的出現(xiàn)對(duì)于電動(dòng)汽車及動(dòng)力電池兩個(gè)行業(yè)都具有重大意義。在動(dòng)力電池行業(yè)里，無(wú)疑可以促進(jìn)行業(yè)的再度創(chuàng)新，相比此前因?yàn)?ldquo;大家都做不到”導(dǎo)致對(duì)安全性意義最大的針刺試驗(yàn)“暫時(shí)擱置”，現(xiàn)在刀片電池做到了，必然會(huì)促使行業(yè)內(nèi)的人士加大創(chuàng)新力度，去努力爭(zhēng)取讓動(dòng)力電池的安全性都提升至可以通過(guò)針刺測(cè)試。
對(duì)于電動(dòng)汽車行業(yè)而言，一方面，刀片電池提升了電動(dòng)汽車的生產(chǎn)效率；另一方面，也進(jìn)一步提升了電動(dòng)汽車的安全性，尤其是在極端條件下（車禍等）的安全性，提升車主的安全性。
對(duì)于消費(fèi)者，電動(dòng)汽車的安全性提升了，也就可以更好的打消消費(fèi)者此前在選購(gòu)電動(dòng)汽車時(shí)的憂慮，繼而推動(dòng)電動(dòng)汽車的銷量。
將安全放在第一位的比亞迪交出硬核答案——刀片電池
不得不說(shuō)，刀片電池是比亞迪交出的一份硬核答案。硬就硬在電池的升級(jí)是實(shí)實(shí)在在的秀肌肉，展現(xiàn)硬實(shí)力。顯然，這項(xiàng)技術(shù)的革新對(duì)于行業(yè)發(fā)展、消費(fèi)者應(yīng)用都是有著決定性意義的。
正如開篇提到的，比動(dòng)力電池的安全決定了電動(dòng)汽車的安全，電動(dòng)汽車的安全則決定著駕駛者與乘坐者的安全。如今，最為普遍的設(shè)計(jì)是將決定安全的電池包布置在汽車的底部，目的是防止電池包受到撞擊破壞。但是放在底部就要面對(duì)可能出現(xiàn)的磕碰問(wèn)題，在一些極端情況下，比如電池包外殼就可能被劃破、刺破，傷及電芯，甚至有刺穿整個(gè)電池包的風(fēng)險(xiǎn)。
從這樣的一場(chǎng)測(cè)試可以看到，刀片電池即使在遇到極端的情況時(shí)，即便是遭遇電池被貫穿的最惡劣情況，電池表面的溫度也不會(huì)超過(guò)60度，從而保證了電動(dòng)汽車既也不會(huì)起火、更不會(huì)爆炸，如此最大程度保障了駕駛者與乘客的人身安全。
比亞迪漢EV將率先采用刀片電池
筆者從比亞迪方面得到的消息稱，如此安全可靠、性能優(yōu)越的刀片電池將率先搭載在漢EV車型上。由此可見(jiàn)，漢EV的推出或?qū)氐赘淖冸妱?dòng)汽車安全的現(xiàn)狀。
眾所周知，比亞迪最早以電池起家，對(duì)于電池的研發(fā)可謂是看家本領(lǐng)。旗下電池種類眾多，不僅包括三元鋰電池、磷酸鐵鋰電池還包括應(yīng)用于手機(jī)的鈷酸鋰電池等。但是無(wú)論做哪種電池，“安全”在比亞迪內(nèi)部始終都被定義為最高等級(jí)。
由于比亞迪始終把安全放在第一位，所以在量產(chǎn)電池的技術(shù)選擇上顯得就相對(duì)有些“保守”。但提升產(chǎn)量相比提升電池的安全性來(lái)說(shuō)，實(shí)現(xiàn)起來(lái)顯然會(huì)更加容易。比亞迪寧可抱著犧牲產(chǎn)能先保證安全的這種“保守”態(tài)度，換來(lái)的是電池安全性更高的結(jié)果。這顯然是對(duì)所有終端用戶的負(fù)責(zé)任的態(tài)度，展現(xiàn)了一家以技術(shù)立身企業(yè)的擔(dān)當(dāng)。
看過(guò)往，16年超過(guò)70萬(wàn)的新能源汽車裝車記錄中沒(méi)有發(fā)生過(guò)一起電池安全事故，足以充分展現(xiàn)比亞迪電池的安全特性。
比亞迪方面告訴筆者，電池的材料決定了電池的安全性極限，當(dāng)下，在電池材料沒(méi)能有創(chuàng)新材料改善性能的情況下。業(yè)內(nèi)對(duì)三元鋰電池能量密度的過(guò)分追求已經(jīng)觸碰到比亞迪嚴(yán)防死守的安全底線。因此比亞迪才決定研發(fā)“刀片電池”，給新能源汽車行業(yè)提供更加安全的動(dòng)力電池，推動(dòng)新能源汽車行業(yè)的健康發(fā)展。
此次刀片電池的推出，對(duì)于行業(yè)而言，是一次里程碑式的發(fā)展。在此之后，或許“自燃”將徹底成為電動(dòng)汽車發(fā)展過(guò)程中的歷史，最終被從電動(dòng)汽車的字典中刪去。但比亞迪依舊不會(huì)停下創(chuàng)新的腳步，繼續(xù)探尋電池發(fā)展的可能，為電動(dòng)汽車進(jìn)入千家萬(wàn)戶，讓綠色出行早日普及而前行。
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