动力电池的安全隐患,这家车企给出了终极治疗手段
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发布时间：2022-04-23 19:52
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时间：2023-10-25 22:50
经过几年的蓬勃发展，电动汽车早已深入到普通消费者的生活中。无论是接头巷尾一闪而过的电动车，还是纷纷电动化的网约车、出租车，都在告诉我们：电动汽车的使用已经不再难。那么这几年针对电动车热议，“续航问题”、“充电问题”、“安全问题”都解决了吗？
续航毋庸讳言，续航方面，电动车早已是一年一个台阶，NEDC工况续航破500km成为寻常；充电也不再难，半个小时从电量30%到80%是旗舰车型的标配；至于安全问题，依然是电动汽车无可回避的一个难点。或许，这家车企的创新，将解决动力电池安全隐患这一终极难题。
刀片电池挑战针刺试验
3月29日下午，比亚迪以线上发布会的方式公布了刀片型磷酸铁锂电池（下文简称刀片电池）。在发布会上，比亚迪播放了一段三种电池挑战针刺试验的视频。
视频的内容是这样的：在同样的测试条件下，三元锂电池在针刺瞬间出现剧烈的温度变化，表面温度
迅速超过500℃，并发生极端热失控，开始剧烈燃烧，电池表面的鸡蛋被炸飞；传统磷酸铁锂电池在被穿透后无明火，有烟雾从电池卸压阀喷出，表面温度达到了200℃~400℃，电池表面的鸡蛋被高温烤焦；比亚迪”刀片电池”在穿透后无明火，甚至无烟雾，电池表面的温度仅有30℃左右，电池表面的鸡蛋无变化。
针刺测试对国内消费者本来不应该是一个陌生的测试。在2018年1月24日，工信部发布了3项强制标准征求意见稿的通知，其中一项是关于GB《电动汽车用锂离子动力蓄电池安全要求》，在这个意见稿里面，除了取消模块级别的所有测试，对单体电池的针刺要求也取消了。
针刺试验是模拟锂离子电池内部短路、导致热失控、进而爆炸起火的试验方法。针刺测试作为如此经典的电池安全测试方法之一，为何取消呢？
当时征求意见稿的编制说明给了三个理由：一、准入管理里面规定暂不执行；二、两个IEC等标准没有采用针刺；三、认为针刺与实际失效模式不相符。
归根结底，是由于当时三元锂电池目前占据市场主流，但三元锂电池所使用的正极材料(镍、钴、锰)升温速率极高，200摄氏度的温度就将引发热失控。所以由于天生缺陷,无法通过针刺测试。即便如今三元锂电池技术也在不断精进，截至目前依然没有一款三元锂电池能通过针刺测试。
也正因如此，从测试标准上来说，针刺测试是被行业公认为最难通过的测试，处于测试金字塔塔尖的位置。从实际意义上来说，能够通过针刺测试，那么说明电动汽车的底盘便可以承受任何复杂的路况。从这点来说，比亚迪刀片电池将引领全球动力电池安全新高度。
“刀片电池”为何能够征服针刺测试
刀片电池通过针刺测试，可以说引爆了网络。动力电池可以做到如此安全，让广大消费者都对电动汽车刮目相看。比亚迪比亚迪公司董事长王传福甚至直接在发布会上表示，刀片电池将引领全球动力电池重回正道，将“自燃”从新能源汽车的字典里彻底抹掉。
为什么比亚迪刀片电池能够征服针刺测试？
刀片电池能够征服针刺测试首先得益于磷酸铁锂电池本身，磷酸铁锂本身结构稳定，热稳定性高，且使用过程中体积变化小。
比亚迪在电池内部在高风险安全位点，使用耐高温和具有优异绝缘性能的高温陶瓷涂层，这样就将安全性能极大地提升。即便是电芯发生内部短路时，一般不会发生剧烈反应，极端情况下仅有冒烟现象。从测试的视频中可见，即便是针刺，也没有冒烟。
对于比亚迪刀片电池在针刺实验中的优异表现，欧阳明高院士是这样评价的：“刀片电池在真实实验中的表现是非常优异的，我想优异的原因可能有两个方面，一个方面因为刀片电池是一个长条形的电池，所以它的散热面积比较大；另外一方面，当针刺的时候，它短路的回落比较长，所以产热的能力相对要下降。一方面产热下降，一方面散热加强，当然温升速率就会比较小，所以针刺的表现非常好。”
如果说在新能源汽车领域找一个权威的话，欧阳明高院士必然在列。欧阳明高院士长期从事节能与新能源汽车能源动力系统研究，主持和参与了国家和国际相关重大科技计划，现担任国家863“节能与新能源汽车”重大项目专家组组长、中美清洁能源联合研究中心“清洁汽车”联盟中方首席科学家。2017年11月，他当选中国科学院院士。
欧阳明高院士认为，未来动力电池要在设计和产品工程方面进行创新。他认为，刀片电池就是这么一个非常好的例子。
兼顾高续航、长寿命
安全是动力电池的基石，但是高续航和长寿命才能获得车企的青睐。
我们知道，传统电池包的生产可以分成两个步骤：第一由电池组成电池模组；第二把组装好的模组排布在一个托盘上组成电池包，电池模组里面电池的空间利用率只有80%，其他都是模组的结构件。
从模组再到电池包，由于要承载几百公斤的模组，所以需要在模组之间布置许多横梁，来保证整个电池包的强度，再加上其他的结构件，使得电池模组在电池包里边的利用率仅为50%。那么电池倒模组的空间利率80%，再乘以模组到电池包的利用率50%，等于40%。
比亚迪另辟蹊径，电池在作为能量件的同时，也直接做成结构件。比亚迪直接把电池拉长，将电池固定在电池包的边框上，让电池同时也变成结构件，直接增支撑电池包的量，这样就既解决了固定的问题，也解决了强度的问题。
相比于过去的铁电池，刀片电池由于形状上的直观变化，使得其可以省去模组及电池包内起固定作用的各种横梁纵梁，直接以一片片排列的方式装入电池包壳体。这一方案使得电池包的空间利用率可以达到60%以上。
刀片电池将电池采用无模组电池成组方式，将电池包整体空间利用率由过去的40%，提升到了60%，直接将搭载磷酸铁锂电池电动汽车的续航里程，提升到了三元锂电池汽车的水平。
过去磷酸铁锂电池以安全环保、寿命长知名，但是成组能量密度不如三元锂电池，刀片电池则解决了这一难题。
以比亚迪汉EV为例，汉EV的车身尺寸4980×1910×1495mm，轴距为2920mm。作为一辆中大型轿车，比亚迪汉EV搭载77kWh的大电池，整备质量仅仅为2020kg。这便是得益于刀片电池高比能量的特性，汉EV才能做到电池大车身轻。
此外，磷酸铁锂材料可逆性好、电位低（稳定性好）、充放电过程中膨胀小。据了解，比亚迪刀片电池可充放电3000次以上，行驶120万公里。
动力电池格局将变？
动力电池从群雄并起，到如今三元锂和磷酸铁锂两强争霸，两方势均力敌，互有优势。但刀片电池此次在安全方面的大突破，又将竞争态势推向*。王传福在发布会上说道：“坦白讲，对电池能量密度不切实际的追求，彻底带偏了并且动力电池行业的发展路线，并且让新能源乘用车的安全口碑付出了极其惨重的代价。”
王传福直指三元材料本身：“过去几年因为电池行业不同企业的技术及品控水平的参差不齐，再加上三元材料本身的特点，电动车的自燃甚至爆燃的事件明显增多，加高能量密度的三元电池的安全问题暴露无遗。正所谓一荣俱荣，一损俱损，对于行业的跑偏，作为行业的领导品牌，比亚迪要做一些什么？”
诚如王传福所言，高镍811型三元电池推广一年有余，至今无法成为主流，就是源于当前的技术无法解决高镍的易爆性。一旦发生事故，就会给三元电池带来毁灭性打击。铁锂电池天然具有安全高、成本低、耐用长的优势，不过铁锂电池致命的能量密度低一向为人诟病。
刀片电池不仅在安全性上更上一层楼，直接通过针刺测试，无人出乎其右。并且刀片电池的体积能量密度与811三元锂电池接近，高体积密度可以在较小的空间布置大容量的电池，单次充电可满足600公里续航需求，克服了铁锂电池能量密度低的弱点。
2019年，我国动力电池装车量累计62.2GWh，同比累计增长9.2%。其中三元电池装车量累计40.5GWh,占总装车量65.2%，同比累计增长22.5%；磷酸铁锂电池装车量累计20.2GWh,占总装车量32.5%，同比累计下降9.0%。比亚迪刀片电池以安全为营寨，以长续航、长寿命为先锋，这场动力电池路线争霸战，最终的话语权属于谁尚未可知。不过随着刀片电池的入场，2020年的动力市场格局将要发生改变了。
用刀片电池来实行“改革开放”
从自给自足到向外供货，从2017年下半年开始，王传福就开始思考这个问题。国内车载动力电池江湖，宁德时代后来居上出货量及装机量，给了王传福触动。
“维此良人，弗求弗迪。”取自《诗经.大雅.桑柔》，寓意着诚实有信，踏实精进。比亚迪成立五家弗迪系公司，进一步加快新能源核心零部件的对外合作。这5家子公司，分别是弗迪电池有限公司、弗迪视觉有限公司、弗迪科技有限公司、弗迪动力有限公司、弗迪模具有限公司。
王传福将弗迪系和比亚迪的关系，比喻成行星和恒星的关系。他希望弗迪系的每一家公司，在各自领域独当一面。坐标深圳的比亚迪，这一场“改革开放”从刀片电池开始。
弗迪电池有限公司于2019年5月5日注册完成，其前身是比亚迪锂电池有限公司，早在1998年就已成立。据王传福介绍，刀片电池只在比亚迪汉纯电车型搭载应用，其他车型暂无规划。
高安全、高续航、长寿命，比亚迪有限公司副总裁、弗迪电池有限公司董事长何龙表示，“几乎你能想到的所有汽车品牌，都在和我们探讨基于‘刀片电池’技术的合作方案。”新能源汽车行业的格局要变了。
本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。
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续航毋庸讳言，续航方面，电动车早已是一年一个台阶，NEDC工况续航破500km成为寻常；充电也不再难，半个小时从电量30%到80%是旗舰车型的标配；至于安全问题，依然是电动汽车无可回避的一个难点。或许，这家车企的创新，将解决动力电池安全隐患这一终极难题。
刀片电池挑战针刺试验
3月29日下午，比亚迪以线上发布会的方式公布了刀片型磷酸铁锂电池（下文简称刀片电池）。在发布会上，比亚迪播放了一段三种电池挑战针刺试验的视频。
视频的内容是这样的：在同样的测试条件下，三元锂电池在针刺瞬间出现剧烈的温度变化，表面温度
迅速超过500℃，并发生极端热失控，开始剧烈燃烧，电池表面的鸡蛋被炸飞；传统磷酸铁锂电池在被穿透后无明火，有烟雾从电池卸压阀喷出，表面温度达到了200℃~400℃，电池表面的鸡蛋被高温烤焦；比亚迪”刀片电池”在穿透后无明火，甚至无烟雾，电池表面的温度仅有30℃左右，电池表面的鸡蛋无变化。
针刺测试对国内消费者本来不应该是一个陌生的测试。在2018年1月24日，工信部发布了3项强制标准征求意见稿的通知，其中一项是关于GB《电动汽车用锂离子动力蓄电池安全要求》，在这个意见稿里面，除了取消模块级别的所有测试，对单体电池的针刺要求也取消了。
针刺试验是模拟锂离子电池内部短路、导致热失控、进而爆炸起火的试验方法。针刺测试作为如此经典的电池安全测试方法之一，为何取消呢？
当时征求意见稿的编制说明给了三个理由：一、准入管理里面规定暂不执行；二、两个IEC等标准没有采用针刺；三、认为针刺与实际失效模式不相符。
归根结底，是由于当时三元锂电池目前占据市场主流，但三元锂电池所使用的正极材料(镍、钴、锰)升温速率极高，200摄氏度的温度就将引发热失控。所以由于天生缺陷,无法通过针刺测试。即便如今三元锂电池技术也在不断精进，截至目前依然没有一款三元锂电池能通过针刺测试。
也正因如此，从测试标准上来说，针刺测试是被行业公认为最难通过的测试，处于测试金字塔塔尖的位置。从实际意义上来说，能够通过针刺测试，那么说明电动汽车的底盘便可以承受任何复杂的路况。从这点来说，比亚迪刀片电池将引领全球动力电池安全新高度。
“刀片电池”为何能够征服针刺测试
刀片电池通过针刺测试，可以说引爆了网络。动力电池可以做到如此安全，让广大消费者都对电动汽车刮目相看。比亚迪比亚迪公司董事长王传福甚至直接在发布会上表示，刀片电池将引领全球动力电池重回正道，将“自燃”从新能源汽车的字典里彻底抹掉。
为什么比亚迪刀片电池能够征服针刺测试？
刀片电池能够征服针刺测试首先得益于磷酸铁锂电池本身，磷酸铁锂本身结构稳定，热稳定性高，且使用过程中体积变化小。
比亚迪在电池内部在高风险安全位点，使用耐高温和具有优异绝缘性能的高温陶瓷涂层，这样就将安全性能极大地提升。即便是电芯发生内部短路时，一般不会发生剧烈反应，极端情况下仅有冒烟现象。从测试的视频中可见，即便是针刺，也没有冒烟。
对于比亚迪刀片电池在针刺实验中的优异表现，欧阳明高院士是这样评价的：“刀片电池在真实实验中的表现是非常优异的，我想优异的原因可能有两个方面，一个方面因为刀片电池是一个长条形的电池，所以它的散热面积比较大；另外一方面，当针刺的时候，它短路的回落比较长，所以产热的能力相对要下降。一方面产热下降，一方面散热加强，当然温升速率就会比较小，所以针刺的表现非常好。”
如果说在新能源汽车领域找一个权威的话，欧阳明高院士必然在列。欧阳明高院士长期从事节能与新能源汽车能源动力系统研究，主持和参与了国家和国际相关重大科技计划，现担任国家863“节能与新能源汽车”重大项目专家组组长、中美清洁能源联合研究中心“清洁汽车”联盟中方首席科学家。2017年11月，他当选中国科学院院士。
欧阳明高院士认为，未来动力电池要在设计和产品工程方面进行创新。他认为，刀片电池就是这么一个非常好的例子。
兼顾高续航、长寿命
安全是动力电池的基石，但是高续航和长寿命才能获得车企的青睐。
我们知道，传统电池包的生产可以分成两个步骤：第一由电池组成电池模组；第二把组装好的模组排布在一个托盘上组成电池包，电池模组里面电池的空间利用率只有80%，其他都是模组的结构件。
从模组再到电池包，由于要承载几百公斤的模组，所以需要在模组之间布置许多横梁，来保证整个电池包的强度，再加上其他的结构件，使得电池模组在电池包里边的利用率仅为50%。那么电池倒模组的空间利率80%，再乘以模组到电池包的利用率50%，等于40%。
比亚迪另辟蹊径，电池在作为能量件的同时，也直接做成结构件。比亚迪直接把电池拉长，将电池固定在电池包的边框上，让电池同时也变成结构件，直接增支撑电池包的量，这样就既解决了固定的问题，也解决了强度的问题。
相比于过去的铁电池，刀片电池由于形状上的直观变化，使得其可以省去模组及电池包内起固定作用的各种横梁纵梁，直接以一片片排列的方式装入电池包壳体。这一方案使得电池包的空间利用率可以达到60%以上。
刀片电池将电池采用无模组电池成组方式，将电池包整体空间利用率由过去的40%，提升到了60%，直接将搭载磷酸铁锂电池电动汽车的续航里程，提升到了三元锂电池汽车的水平。
过去磷酸铁锂电池以安全环保、寿命长知名，但是成组能量密度不如三元锂电池，刀片电池则解决了这一难题。
以比亚迪汉EV为例，汉EV的车身尺寸4980×1910×1495mm，轴距为2920mm。作为一辆中大型轿车，比亚迪汉EV搭载77kWh的大电池，整备质量仅仅为2020kg。这便是得益于刀片电池高比能量的特性，汉EV才能做到电池大车身轻。
此外，磷酸铁锂材料可逆性好、电位低（稳定性好）、充放电过程中膨胀小。据了解，比亚迪刀片电池可充放电3000次以上，行驶120万公里。
动力电池格局将变？
动力电池从群雄并起，到如今三元锂和磷酸铁锂两强争霸，两方势均力敌，互有优势。但刀片电池此次在安全方面的大突破，又将竞争态势推向*。王传福在发布会上说道：“坦白讲，对电池能量密度不切实际的追求，彻底带偏了并且动力电池行业的发展路线，并且让新能源乘用车的安全口碑付出了极其惨重的代价。”
王传福直指三元材料本身：“过去几年因为电池行业不同企业的技术及品控水平的参差不齐，再加上三元材料本身的特点，电动车的自燃甚至爆燃的事件明显增多，加高能量密度的三元电池的安全问题暴露无遗。正所谓一荣俱荣，一损俱损，对于行业的跑偏，作为行业的领导品牌，比亚迪要做一些什么？”
诚如王传福所言，高镍811型三元电池推广一年有余，至今无法成为主流，就是源于当前的技术无法解决高镍的易爆性。一旦发生事故，就会给三元电池带来毁灭性打击。铁锂电池天然具有安全高、成本低、耐用长的优势，不过铁锂电池致命的能量密度低一向为人诟病。
刀片电池不仅在安全性上更上一层楼，直接通过针刺测试，无人出乎其右。并且刀片电池的体积能量密度与811三元锂电池接近，高体积密度可以在较小的空间布置大容量的电池，单次充电可满足600公里续航需求，克服了铁锂电池能量密度低的弱点。
2019年，我国动力电池装车量累计62.2GWh，同比累计增长9.2%。其中三元电池装车量累计40.5GWh,占总装车量65.2%，同比累计增长22.5%；磷酸铁锂电池装车量累计20.2GWh,占总装车量32.5%，同比累计下降9.0%。比亚迪刀片电池以安全为营寨，以长续航、长寿命为先锋，这场动力电池路线争霸战，最终的话语权属于谁尚未可知。不过随着刀片电池的入场，2020年的动力市场格局将要发生改变了。
用刀片电池来实行“改革开放”
从自给自足到向外供货，从2017年下半年开始，王传福就开始思考这个问题。国内车载动力电池江湖，宁德时代后来居上出货量及装机量，给了王传福触动。
“维此良人，弗求弗迪。”取自《诗经.大雅.桑柔》，寓意着诚实有信，踏实精进。比亚迪成立五家弗迪系公司，进一步加快新能源核心零部件的对外合作。这5家子公司，分别是弗迪电池有限公司、弗迪视觉有限公司、弗迪科技有限公司、弗迪动力有限公司、弗迪模具有限公司。
王传福将弗迪系和比亚迪的关系，比喻成行星和恒星的关系。他希望弗迪系的每一家公司，在各自领域独当一面。坐标深圳的比亚迪，这一场“改革开放”从刀片电池开始。
弗迪电池有限公司于2019年5月5日注册完成，其前身是比亚迪锂电池有限公司，早在1998年就已成立。据王传福介绍，刀片电池只在比亚迪汉纯电车型搭载应用，其他车型暂无规划。
高安全、高续航、长寿命，比亚迪有限公司副总裁、弗迪电池有限公司董事长何龙表示，“几乎你能想到的所有汽车品牌，都在和我们探讨基于‘刀片电池’技术的合作方案。”新能源汽车行业的格局要变了。
本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。
