“比宁之争2”：比亚迪与宁德时代通过针刺试验的技术路径是什么？

比亚迪与宁德时代针对动力电池安全问题的争论似乎已经到了图穷匕见的地步，与此同时，网上关于谁更在理的骂战也是异常激烈，但其实，更多的是各自的意见表态，而非干货呈现。

所以才有了这个选题，既然焦点是针刺，那么我们就扒一扒两家为了通过针刺实验用了哪些技术手段。另外，由于这类技术手段都是保密级别，根本不会对外透露，所以以下分析权当参考。

1、三种主流方案

首先回到问题的起点，电池穿刺后为什么会自燃？

当然是被短路了。正常情况下，电池的正负极材料被隔膜挡着，电池是呈断路状态的，直到铁针穿进来，一方面捅破了隔膜，另一方面也构成了导电介质，将正负极材料导通，所以才短路自燃。

问题摆在这儿，那如何寻找解决办法也就了然了。

据业内专家向《电动势》透露，目前通过针刺实验的方法，一般包括使用不燃的电解液、电池结构上设计熔断装置、改变电芯结构等。

针对以上方法，尽管专家并未仔细言明，但并不妨碍我们分别分析一下。

第一，使用不燃的电解液。任何带电的电池，只要针刺，而且发生短路了，都会发生自燃，只是分轻重，而我们就是需要轻的，这样能在有限时间内通过测试（比如一般测试时间1小时，而且在实际情况下，这样也足够逃生了）。

那么如何分轻重呢？技术手段就是增加其它介质，带电容量同步被降低，同时在电解液中加入抑制电池活性的物质，其缺点是单位下电池能量密度降低了，但优点是即便针刺发生短路，电池只是发生轻微自燃，比如冒烟、出气，不会发生明火，毕竟能量有限。

第二，设计熔断装置。所谓熔断装置，就是保险丝，串联在电路中。所以，对于电芯来说，设计熔断目前主要是针对电池包系统，而非单个电芯，因为电芯不是肉眼可见的电路，保险丝不是电芯结构的一环。

比亚迪和宁德时代做的针刺实验，都是针对单个电芯，不是电池包，所以熔断机制本应不在这个讨论范畴之内。但熔断机制也很重要，它是另外一个思路，即如果单个电芯被针刺自燃，熔断可以阻止它波及其它电芯，模组与模组之间道理也是一样，虽然这样能阻燃，但其缺点是成本非常高，毕竟要在每个模组串联回路上布置保险丝等系列装置。

与熔断机制一样效果的，还有阻燃机制。如果单个电芯出现热失控（相较针刺产生热失控，现实生活中电芯遭遇挤压或者过充电产生的热失控机率更大），为了避免波及其它模组，故而在模组间布置阻燃物，然后通过泄压阀泄压的联动方式，也能化解单一电芯/模组的热失控。

第三、改变电芯结构。电芯一般是由正负极材料、隔膜、极耳与电解液等部件构成，常规下很难改变这种固有配置，所以唯一的办法是将单位电芯能量做少，同时外形结构易于散热与通气。是的，大家应该猜到了，按照这个解决思路，软包电芯是解决针刺实验一个不错的办法。

那除了软包，目前国内主流的方壳电池行吗？答案是肯定的。目前我们能看到的是比亚迪刀片电池符合这个条件，其外形薄而长的特点确实与软包类似，而且比亚迪通过实验也验证了能通过针刺实验。

2、比亚迪是怎么做的？

从以上原理分析可知，刀片电池的独特外形是通过针刺实验的关键。为了验证这一点，找了下年初发布会的资料。

据欧阳明高当时在发布会上的说法，“刀片电池之所以能通过针刺实验，一方面是因为长条状的电池散热面积大，另一方面，是形成电池短路的回路长，产热量少，这两个因素决定了刀片电池温升速率较小。”

对于欧阳明高这个说法，我不置可否，前一句刀片电池散热面积大这一点没毛病，问题是后一句，回路长就发热少？

一来，电化学反应是瞬间完成的，从短路，到冒烟，再到产生明火，整个过程也就十几秒，这十几秒的反应是从电芯到模组，再到电池包，而一般的针刺测试时间是一个小时。所以，发热少跟电回路长短没有直接联系。

我更相信另外一种说法。据熟悉比亚迪的人士透露，“单位体积有效成分少。”就拿3月份的测试数据来看，当时三元锂、普通磷酸铁锂与刀片电池容量都是“超过100Ah”，但是从图中可看出，三者形状不一，虽然表面积是否一致未能确认，但给单位电池散热的面积，刀片电池无疑最大。

实际上，刀片电池内部也是分腔设计，内部还有数个电芯（就是小号电芯，所以刀片电池从广义上来说算是模组），而针刺的地方并非整个刀片电池，而是其中某个小电芯。这意味着，相较将另外两者的电池卷层全部刺穿，刀片电池只是刺穿一小部分，那么其温升低自然也就更低了。同时，在超大刀片模组铝壳的散热下，其温升进一步被降低。

不过最重要的地方，还是因为材料，刀片电池是温升本就不高的磷酸铁锂。一如那次测试，虽然三元锂火光四射，但普通磷酸铁锂也就冒烟，并顺利排出，没有起火与爆炸，那么本质上还是磷酸铁锂的刀片电池不着火也就不足为奇了。

在《电动势》看来，磷酸铁锂之所以能相对安全的通过针刺实验，很大的比重与其自身特性相关，至于刀片工艺，更多是锦上添花，相较材料革新的难度，这一点并不难实现。

当然，我们也得认可比亚迪的开创意义，其不仅为磷酸铁锂顺利通过针刺实验立下了汗马功劳，也为三元锂通过针刺实验给出了一个方向——刀片三元锂？

3、宁德时代又是怎么做的？

相较比亚迪刀片电池，宁德时代三元锂电池资料相对偏少，而针对针刺的资料也是核心机密，所以根本拿不到。但《电动势》通过2017年国际电动汽车动力电池产业发展与技术创新峰会上宁德时代吴兴远的演讲，还是找到了一些蛛丝马迹。

从吴兴远的演讲可以看出，针对三元锂的针刺实验，宁德时代确实研究比较早，这验证了他们最近的说辞。

至于用了什么技术手段，按照吴兴远的说法，“在仿真中，我们做一个电化学的材料优化跟选型，去抑制它的热失控，优化材料体系之后会做一个测试验证。”

是的，就像前文所述，在几大方案上，宁德时代选择了“不燃的电解液”。既然如此，那么其特性也就了然了。由于在电池里参杂了其它材料，使得有效带电量偏少，同时那些材料有抑制电子快速迁移的能力，进而最终控制热失控。

控制热失控这是该方案的长处，但其短处也很明显，由于添加了其它材料，使得单个电芯能量同步减少，进而让整体电池密度降低。

除了对电芯做热失控处理，宁德时代还从整个电池包的角度做了预防。吴兴远表示，“再一个主要考虑电芯与电芯之间的隔热的设计，包括电芯与外界的一些辐射放热、对流放热等等。”

由于其它材料的添加，以及电池包层面的隔热措施，使得宁德时代三元锂电池包增加一些重量，更进一步降低了能量密度。至于这个密度是多少，吴兴远并没有透露。

不过，之前拿宁德时代电池做针刺实验的微博用户“小鱼锂电”，似乎从一份宁德时代TUV测试报告上算出了一个单体的密度——大约54wh/kg，这个数据相当低。

但微博用户“David工科男”马上给予了反驳，认为其多算了夹具重量，所以密度低不见外。从头像来看，这个David工科男应该是宁德时代内部人士，按照他意思：实际密度更高。至于是多少？《电动势》咨询了宁德时代相关人士，但是截止发稿，对方并无回应。

4、我们该反思什么？

就在行业针对电池安全做热火朝天的争论之际，昨天，深圳一辆电动车发生碰撞，接着自燃，车主也不幸离去……

为其悲伤之时，我们每个行业从业人员都应该反思，为什么会出现这种事情，如何避免这种事情的再次发生？尤其是此刻，两大电池巨头还在为电池安全问题吵得面红耳赤。

就说宁德时代，即便自家电池品质很高，性能很好，也拿下了国内电池市场半壁江山，但作为行业巨擘，是不是也应该起着带头作用，不仅将能量密度提上去，也要把未量产的电池通过针刺技术带头进一步钻研下去，造福大家，同时构筑核心竞争力，这是引领者应有的责任。

对宁德时代来说，在动力电池格局还未最终确立的当下，保持超高的利润率是否值得？这需要重新审视。

至于比亚迪，家大业大，给电池业务的资源不算多，研发力度不够强，所以败给宁德时代也算正常。同时在事物的发展上，还是需要遵循基本规律，迪粉再怎么维护也辩不过事实，刀片电池就不会自燃？？？

用脚趾头想想也不可能啊。对于刀片电池是否自燃的问题，这里电动势就不言明了。

《电动势》认为，业内广泛流传的所谓“刀片电池极度安全，永远不会自燃”等说法，就是在给刀片电池树立标杆。万一日后某天真自燃了，那现在刻意强调安全算什么？磷酸铁锂本就以安全自居，何必多此一举？

第一季度，全球动力电池格局骤变，宁德时代失去三连冠，掉至第三，比亚迪更是滑落至第六。相反，日韩趁势雄起，LG化学拿下第一，松下第二。当然，这背后有疫情的客观原因，但依然足够引起宁德时代和比亚迪的注意。

握手言和，一致对外，已是当务之急。

完。