宁德时代比亚迪互怼大戏上演 以针刺论安全靠谱吗？| 2030出行研究室

近日，宁德时代和比亚迪又走上了舆论风口。

汽车博主“小鱼锂电”用购买来的宁德时代8系三元锂电池进行了首次针刺测试，钢针刺入电池内后，电池立刻出现鼓胀并伴随剧烈燃烧。对此，宁德时代回应并连续发布了两则旗下三元锂电池的针刺测试视频，一个视频是演示钢针刺不穿宁德时代三元电池，钢针断裂。另一个视频则展示了宁德时代早已经掌握了三元电池针刺技术。而比亚迪汽车销售有限公司副总经理李云飞在其微博发文称电池没短路，针刺实验就已然失败。引起了消费者们的一阵哗然。对此，今天我们从专业和技术的角度来解读，以针刺论安全是否全面。

关于针刺试验，大家吃瓜宁德时代三元锂与比亚迪磷酸铁锂的时候，忽略了咱们每个人手机中都有一块钴酸锂电池。

钴酸锂电池电压更高、能量密度更高、更不容易通过针刺试验，那为什么除了三星Boom之外，大家很少担心手机锂电池的安全性呢？除了用量少、使用环境较好等原因之外，还有一个重要原因：手机只使用一块电芯，而电动汽车则是由数百个电芯(Cell)先组成模组(Module)，然后再组成电池包(Pack)—— 复杂了，就容易出问题。

因此，在讨论电动汽车电池安全性的时候，要分为电芯、模组、电池包、功能安全4个层面。其中，电芯本体安全只是其中一个层面，而针刺安全性则只是这个层面的一个方面。

电芯通过了针刺试验，并不代表电动汽车电池是安全的；电芯通不过针刺试验，也不能说明不安全。近些年随着主机厂、电芯厂的技术进步，从系统整体层面保证安全的技术水平越来越高，对电芯本体安全的要求也就不像之前那么高 —— 当然，也不能低得无下限。

从整个锂电池体系来看，宁德时代的NCM三元锂与比亚迪的磷酸铁锂都要比早期的锂金属电池、手机常用的钴酸锂、特斯拉用的NCA三元锂要更安全，都达到了应用到电动汽车上的基本安全水平（这些更危险的锂电池还没说啥，这二位就撕起来了，这是什么个意思？）

比亚迪的磷酸铁锂是否更安全？

写完第一段，仿佛我是一个和事佬？还真不是，咱们还是要比一比三元锂与磷酸铁锂的安全性的。去年诺贝尔奖就颁发给了锂电池发明者，引人注目的是一位近百岁的老人古迪纳夫(Goodenough)：年过半百才投入锂电池研究，以一己之力发现了大部分关键正极材料，包括：层状结构的钴酸锂(LiCoO2 lattice structure)、尖晶石结构的锰酸锂(LiMn2O4 spinel structure)、橄榄石结构的磷酸铁锂(LiFePO4 olivine structure)。后人改进的三元锂正极材料，也是层状结构。

（a. 层状结构的钴酸锂 b.橄榄石结构的磷酸铁锂)

三元锂与磷酸铁锂在结构上的差异导致了它们的禀赋不同，在此提出一种通俗的理解方式如上图，锂离子在层状结构中穿梭起来更自由，因而更容易做高能量与功率密度；而在橄榄石结构的磷酸铁锂中，锂离子每次穿梭都要经历关卡，就像层状石墨与金刚石一样，这种结构换来的好处是结构更加稳固、更不容易崩塌，安全性更佳。

这种禀赋给磷酸铁锂带来了业届无可争议的安全性，表现在以下3个方面：第一点，磷酸铁锂正极材料的副反应临界温度比三元锂、锰酸锂、钴酸锂都要高（发生放热副反应的条件更苛刻）；第二，副反应的放热量更低。第三，正极材料发生副反应时，磷酸铁锂材料的由于高能量的P=O键使得氧气不会轻易释放出来，这就降低了电解液遇到氧气起火的可能性。

因此，磷酸铁锂的安全性并不是比亚迪发明的，而是它天生如此！

既然不是比亚迪发明的，那为什么比亚迪与磷酸铁锂绑定得这么紧呢？除了一开始就坚持磷酸铁锂技术路线之外，比亚迪还以“刀片电池”从工艺上使它更安全、能量密度更高、成本更低。这是一个卓越贡献，可以说是以一己之力，把磷酸铁锂在乘用车应用领域从死亡线上拉了回来。

有了刀片电池，就应该抛弃三元锂吗？看到这里，大家是不是以为我要拉偏架、要站比亚迪了？显然不是。刀片电池虽然军功卓越，但是它依然面临着很多问题。主要是有两方面：

第一、能量密度依然低：比亚迪汉作为高端车型，电池包能量密度为140Wh/kg，差不多是特斯拉5年前的水平，也是一个装在乘用车上勉强够用的水平。与三元锂今年160-180Wh/kg的水平差距显著。

第二、潜力有限：刀片电池这一波，让本来就安全的磷酸铁锂电池大幅提高了能量密度，但也基本挖光了潜力，以后再提升就比较困难了（相对于三元锂提高安全与能量密度）。

如果是打dota，刀片电池在2020年就是五法成型梅肯在手的节奏，此时不上高，等对面幽鬼辉耀龙心吗？如果是打war3，刀片电池就是二本熊鹿70人口，此时不进攻，等对面出冰龙吗？

总体来说，磷酸铁锂的刀片电池时代，可以说是它一生中最好的时代。安全、能量密度、成本性能都不错（特别是成本），不仅比亚迪想用，特斯拉也要用；据我所知，不少传统汽车车企也想用。

对消费者来说，今年买一辆即将推出的磷酸铁锂版本445公里的标准续航Model 3，我觉得是一件很不错的选择—— 价格低、更安全；但今年不可能买到磷酸铁锂版本的668公里长续航Model 3。

三元锂与磷酸铁锂，更多的是互补关系，而不是竞争关系。磷酸铁锂就能实现的标准续航，当然用磷酸铁锂更好；磷酸铁锂不能实现的长续航版本，肯定还是用三元锂啊！

只要消费者对于长续航、低百公里能耗的追求不停止，三元锂的技术路线就坚如磐石。不能因为刀片电池在最好的时代表现不错，就否定三元锂技术路线的意义 —— 同时，也应该将这种认识传达给消费者，引发不必要的口水，不管是有意还是无意的。

谁是这次争端的催化剂？

在业内人士看来，刀片电池的贡献、三元锂电池针刺起火，都是习以为常的事件，很难理解怎么在几天时间里，发酵成锂电池技术路线之争这个局面的？

前几天，有人制作了三元锂电池针刺起火的视频。如果这个事件是独立第三方，也没有任何问题，很妥当。在Youtube上一搜也不少类似的视频，特别是对比Leaf电池与其它电池的针刺试验。

接下来，宁德时代官方下场回击，制作了一个“钢针扎不进去所以针刺试验做不成”的视频，一下子就引爆了舆论。

从个人来看，仔细琢磨了宁德时代的这两波操作，猜测其初衷也许是想表达这两个意思：

1、针刺不破：即便电芯过不了针刺，但只要在电池包、模组层面保护好电芯，也是能达到整体安全的 ——这种系统安全的思路是没问题的，但想以这种方式来表达也有点太弯弯绕了吧？

2、安全潜力：拿一块将来才能量产的三元锂电池来过针刺试验，说明虽然三元锂现在还通不过针刺，并不代表以后不能 ——这种三元锂电池的发展潜力更大的想法，也是没问题，但以这种方式来表达，脑回路过于清奇。

宁德时代是一家百分百的to B企业，PR团队可能也没有to C的经验，可能因此才导致了这次公关灾难。比亚迪自然不会放过这次机会，正好趁着最近几天又有电动汽车自燃事故引发了公众关注，见到宁德时代主动犯错的机会，进一步宣传刀片电池事半功倍，使事件进一步发酵。

要问这次争端的催化剂是什么？个人来看，是宁德时代的PR处理不当所导致的。

令人感叹的是，比亚迪与宁德时代两个公关直男，撕逼起来仿佛是表演赛舞台上来了两位MMA选手，打起来是刀刀入肉、血溅四方。

这样的比赛看得过瘾，瓜吃起来也香，但结果真的好吗？个人认为从消费者的角度来看，只会记得电池穿刺会着火、不安全，伤害的是整个行业。

针刺试验应该写入标准吗？

咱们回到此次事件的原点：针刺试验应该写入标准吗？

在国际车用锂电池安全性测试标准综述一文中，特别关注了针刺试验的议题：首先，在欧美日中的各国标准中，本来就极少有明确要求穿刺试验的测试标准；并指出，即便在这些少数的穿刺试验中，试验的有效性、合理性也遭到广泛的质疑：

1、与现实情况不符：穿刺试验的现象，与真实事故的现象，差别很大。现在很少有事故可以穿刺到电芯。

2、不能代表内短路：穿刺导致的后果，不能代表内短路的后果。

3、试验参数不明确：穿刺物的材料、速度、直径与电池SOC都会显著影响试验结果。也就是说，单次穿刺试验结果是缺乏说服力的，需要不同材料、不同速度、不同直径、不同SOC的一系列穿刺试验，而这样的试验如何设计，目前也缺乏相关学术研究来支撑。

因此，企标要求严一些、设置了穿刺试验，是没问题；以此去营销宣传，也是没问题的。但是，如果真的要写到国标里，那将成为国家电池产业发展的阻碍。

试想，如果国际上仅中国要求穿刺试验，那宁德时代怎么与LG竞争、如何将新能源车的核心零部件产业做强做大？比亚迪扛起磷酸铁锂的大旗，单枪匹马迎接国际竞争？

立法过严不利于产业发展，过松则容易引发事故、危害消费者安全，最终也会阻碍产业发展。如何拿捏这个度，不是一个简单的问题，但绝对不是一个阴谋论。

图｜网络及相关截图

作者介绍：张抗抗，清华大学动力工程与工程物理博士，锂电池内容创作者。