通过针刺测试=电池安全?
近日,比亚迪和宁德时代展开了一次针锋相对的较量。
事情的起因还要从今年3月29日比亚迪召开的刀片电池发布会说起。![]()
一石激起千层浪
会上,比亚迪展示了刀片电池、三元锂电池和磷酸铁锂块状电池的针刺对比测试,对照试验结果,三元锂电池剧烈燃烧,表明温度超过500℃;磷酸铁锂块状电池无明火、有烟,表面温度200℃-400℃;比亚迪刀片电池无明火、无烟,表面温度30℃-60℃。显然从结果上看,刀片电池在针刺对比测试中完胜。刀片电池发布会之后,一石激起千层浪,不少人都在期待宁德时代的反应。随即,在5月11日宁德时代召开的2019年度业绩网上说明会上,宁德时代董事长曾毓敏表示:“电池的安全和电池的滥用测试是两回事,有些人把滥用测试的通过等同于电池安全。”同时宁德时代副董事长潘健补充说明,三元和磷酸铁锂电池都有可通过针刺测试的产品。虽只字未提比亚迪,却也算对此事做了回应:通过滥用试验并不等同于电池安全。针对宁德时代的这次含沙射影的回应,比亚迪销售副总经理李云飞直接在微博上喊话宁德时代,博文如下,“不服?!那也来扎一下吧!针刺是难度最大的,堪比登珠峰!”同时,配图也是十分讲究,似乎有递给宁德时代“刀子”的感觉,非常耐人寻味。
当即,双方粉丝之间的互动就开始了,有嘲讽宁德时代的,有暗骂比亚迪的,各式各样的评论,瞬间将这个话题顶上了微博热搜。通过滥用测试≠电池安全?
针刺(nail penetration)测试原理图
需要注意一下,这里的“滥用测试”是一个专业名词,包含挤压(crush)测试和针刺测试(nail penetration)测试,而非我们平常所说“滥用”。其中,针刺测试的目的其实就是强制电池出现内部短路,引起热失控,来验证电池在非正常工况和极限条件下的安全性,模拟的电池的内部短路后的情形,当时,比亚迪股份副总裁、弗迪电池董事长何龙称:“电池的针刺测试,就像我们攀登珠穆朗玛峰这个难度。”同时,中国科学院院士、中国电动汽车百人会副理事长欧阳明高曾这样解释:电池安全事故就是发生热失控,热失控有很多诱发因素。针刺实验就是来模拟这些热失控诱因的一种方法,它是非常有效也非常严酷的一种热失控测试方法。
在5月21日的业绩说明会上,宁德时代曾毓群表示:“我们已经选择并量产CTP结构创新里最优的几种”,暗示自家的电池包技术领先于比亚迪刀片电池。随后在5月22日,宁德时代在官方社交媒体上发布了一则视频,视频显示用钢针尝试穿刺宁德时代的三元锂电池包,钢针并没能穿透电池,而是被保护电池的钢板折断了。宁德时代官方微博为这则视频配文称:“是什么阻碍宁德时代做针刺测试?是技术?是体质?是巨头的面子?不,是钢针!”但随着这则视频的发布也引发部分网友的不满。有网友指出,“针刺测试的本质是模拟电池短路,而不是能否刺入。”如果没有针刺成功,电池电压也没有下降,只能说明针刺实验没有达到目的。作为回应,宁德时代在5月23日的深夜再次发布了第二则视频,用自家的5系和8系三元锂电池完成针刺测试。视频中,某款5系三元电芯,穿刺前电芯的电压是4.213v,温度为23.9℃。穿刺发生后,没有冒烟起火。按照国标规定观察一小时之后,电压降为3.724v,温度上升到93.7℃;某款8系三元电芯,穿刺前电芯的电压是4.15v,温度为24℃。针刺1小时之后电压下降到4.075v,温度上升到37.7℃。虽然两款电池均未出现质量损失、泄露电解液或起火爆炸等情况,不过某款5系电池温度却上升到了93.7摄氏度,仍然有起火的风险。在视频中,宁德时代还晒出了2017年通过德国莱茵锂电池安全测试认证的文件。当时的针刺测试条件,电池满电,钢针直径3mm,刺入速度80mm/s,整个过程电池没有质量损失,电解液无泄漏,安全阀未打开,电池未起火。在视频结尾,宁德时代表示:“宁德时代早在2017年就已掌握三元电芯通过针刺测试的技术,但是为什么没有推广?通过针刺测试=电池安全吗?”以此将疑问抛回给比亚迪。
5月24日,在遭遇宁德时代Diss后,李云飞再次发文表示比亚迪本无意针对谁,但是比亚迪却遭到了他人针对,于是他对近期的公关事件作出了以下解释:1. 针刺试验的核心目的是要让电池短路,以便观察电池的热失控情况及制定更好的安全防护策略、
2. 针断了也好,真刺了也罢,但电池没有短路,其实针刺试验就已然失败了(短路是目的,针刺只是最直接的方法而已)。
3. 针刺让电池不短路,与通过针刺让电池短路看电池热安全性,这是两回事。
4. 针刺让电池不短路,实现的方式有很多种,很多家电池公司都已经掌握该技术。
5. 刀片电池针刺试验视频可以看出,刀片电池是短路了,但它很安全。我们撇开针刺试验,刀片电池因为采取了长条形电芯的设计,所以散热面积比较大;并且长条的形状让它的短路回路长,所以产热能力也相对下降。一方面产热下降,另一方面散热加强,刀片电池的温升速度就会比较慢,同时,在电池安全方面,磷酸铁锂要优于三元锂,这也是不可争辩的事实。
质疑的声音
关于比亚迪的刀片电池,在比亚迪发布刀片电池后,理想汽车CEO理想就磷酸铁锂电池的特性提出了自己的观点,首先是磷酸铁锂电池的低温性能差以及重量偏重,另外,磷酸铁锂电池电压测量不稳定,无法运用到EREV和PHEV车型上,磷酸铁锂和刀片电池最适合的还是搭载在中低端的BEV车型上或是南方地区的运营车辆上。不过李云飞也很快在微博上回复了来自李想的质疑,他表示最新发布的刀片电池已经通过了多次冬季夏季测试,同时,在电压问题方面,比亚迪在电池电压采样和管理方面的技术已经成熟,并有了经验,因此不必太过担心。
于此同时,在宁德时代做完穿刺试验后,一位博主自己买来了一组宁德时代811电池和5系电池,视频中博主对这两款电池模拟了穿刺测试试验,可是试验结果却与宁德时代公布的视频大相径庭,两款电池刚刚短路便发生了剧烈燃烧,结束时并伴有大量黑色浓烟,截止发稿前,宁德时代并未对此事件作出任何回应。
随后,这位好事的博主还专门@了比亚迪销售副总经理李云飞的微博,调侃能不能借给他几片刀片电池玩玩,不过比亚迪方面也并未作出回复。在小编看来,有了以上两款宁德时代电池“成功”穿刺的经验后,博主想要“借来”比亚迪的刀片恐怕会有些难度。诚然,这位博主发的视频很具备视觉冲击力,也是很真实的锂电池包爆炸燃烧的情况。但这里也要注意一点,任何实验都是有环境条件的。做穿刺实验的是锂电池本体,没有任何附加防护,也没有任何防火设计的保护,是一个纯粹、干净的实验,这种测试条件下的三元锂电池无疑于装满汽油的油箱,方法不当自然会发生爆炸,这项试验仅仅能证明三元锂电池本身的危险性,但并不是实际装车条件下的危险性,毕竟实际驾驶途中也没有人用钢针去穿刺严被车身密包裹下的电池。
写在最后
其实,宁德时代“不服”的关键点在于他们认为针刺试验所模拟的情况在日常生活中几乎不会发生,而比亚迪则是抓住了“强制性短路”,将磷酸铁锂电池的优势放大,这一点在营销方面上实际上也是无可厚非。
至于针刺测试能否代表电池真的安全呢?在这里我们只能打一个问号,毕竟无论是滥用测试也好还是常规测试也好,只是电池安全测试的一小部分,电池的安全还与过充、碰撞、泡水、结构设计、BMS等等因素息息相关。
想要研发出一款真正意义上“安全”的电池,还需要各大主机厂或电池供应商共同努力才能够实现。