比亚迪举刀:要革三元锂的命?

  • 发表于: 2020/03/30 10:02:45 来源:车云网

安全与性能的不妥协,比亚迪将用刀片电池将带领磷酸铁锂就地反击?

当宁德时代和特斯拉合作的“无钴电池”仍然犹抱琵琶半遮面之际。比亚迪率先开炮了,其炮口瞄准了市面上电动汽车所普遍采用的三元锂电池。

近年来,三元锂电池凭借自身能量密度优势,和国家补贴政策的导向,让磷酸铁锂暂时偃旗息鼓了几年。台湾某电视台甚至将磷酸铁锂电池称为十年前的技术。

然而,作为以磷酸铁锂技术起家的比亚迪,却从未放弃自己的初心。比亚迪最新推出的刀片电池,有望改写目前车用动力电池的格局,让磷酸铁锂重新回到主流。

在去年的比亚迪年中业绩交流会上,王传福提出了“超级磷酸铁锂电池”。放电倍率提升、成本节约、寿命更长的特点,赚足了眼球。今年1月的中国电动汽车百人会上,这款电池正式命名为刀片电池,“3月,刀片电池将在重庆工厂量产”,王传福说到。

3月29日,比亚迪正式推出了刀片电池。这款新型电池采用磷酸铁锂正极材料,借助创新的结构设计,不仅拥有出众安全性表现,还克服了传统磷酸铁锂电池能量密度低的劣势。目前刀片电池已在重庆弗迪电池工厂投入量产,而比亚迪“王朝家族”旗舰级轿车汉EV将是现阶段唯一搭载刀片电池的车型。新车将在今年6月投产上市,综合工况下续航里程可达605km,电池系统能量密度为140Wh/kg。

伴随刀片电池下线,“高光安全+创新设计”成为了磷酸铁锂电池回归推动力。甚至在比亚迪集团董事长兼总裁王传福看来,集高安全性、长寿命和长续航特点于一身的刀片电池,将引领全球动力电池技术路线重回正道,把“自燃”这个词从新能源汽车的字典里彻底抹掉。

安全与性能一把抓

发布会上,比亚迪播放了一段三种电池针刺实验的视频。作为对电池电芯安全性最严苛的检测手段,针刺试验模拟了电池发生内部短路后的状态。试验对象分别为磷酸铁锂块状电池、NCM三元锂电池和刀片电池,且被测电池上均放有鲜鸡蛋。结果如下:

-块状磷酸铁锂电池:穿刺后有烟、无明火,表面温度为200-400摄氏度鸡蛋被烤焦;

-NCM三元锂电池:在穿刺过程中,后壳体膨胀-泄压阀开启-剧烈爆炸三步一气呵成,且比亚迪官称其表面温度迅速超过了500摄氏度;

-刀片电池:穿透后无明火、无烟,电池表面的温度为30-60摄氏度,甚至鸡蛋仍为流动态。

也就是说,刀片电池在针刺实验中,并未出现传统动力电池可能发生的热失控现象。

当然,刀片电池不只是经历了针刺一项实验。为了模拟电池在极端场景下的热稳定性,比亚迪还进行了如下实验:

-挤压:模拟汽车在极端碰撞情况,电池在挤压到断裂的过程中,仅冒烟、没有起火。

-炉温:模拟电动车周围有火情或火灾,将电池从常温加热到300摄氏度,电池没有爆炸或起火。

-过充:模拟充电桩、汽车、电池三级保护全部失效的情况。刀片电池能够在持续过充260%以后,不起火、不爆炸。

正如比亚迪集团董事长兼总裁王传福所言,刀片电池最大的特点就是安全。而磷酸铁锂正极材料,则是比亚迪刀片电池高安全性的背后功臣。

比亚迪有限公司副总裁何龙表示,除了拥有较高的放热反应启动温度外(500摄氏度以下都非常稳定),极端情况下升温慢、产热量小、分解过程中不释放氧气等特点,也让磷酸铁锂材料具有非常优秀的热稳定性。

据相关资料显示,三元锂电池正极材料的分解温度在200摄氏度左右,热稳定性不如磷酸铁锂。不仅如此,比亚迪还在高风险安全位点,使用了耐高温和具有优异绝缘性能的高温陶瓷涂层,比如极耳陶瓷、陶瓷极柱等,进一步提升了电池安全性。

另外,在中国科学院院士欧阳明高看来,刀片电池的长条设计为其带来了更大的散热面积,同时针刺时自身短路回路比较长,产热能力被弱化。再加上磷酸铁锂材料自身的特性,整体温升速率比较小,所以针刺实验的表现好。

刀片电池的正常充电速率为0.5C,快充是速率可提升至1.5C。要知道,目前部分采用三元锂电池的车企,为了保证安全性会将快充速率限定在1.2C以内,如果采用的是NCM811电池,速率还会进一步下调。所以除了注重安全性外,借助磷酸铁锂可逆性好、电位低、充放电过程中膨胀小等优势,比亚迪刀片电池充放电循环寿命可达3000次以上,能够让车辆行驶120万公里。

在安全性方面的优势,无疑是比亚迪坚定磷酸铁锂路线的原因。而特殊设计与正极材料特性的结合,则是刀片电池热稳定性及针刺试验表现,能够力压传统磷酸铁锂块状电池的关键。

体积能量密度比肩“811”,创新设计助推磷酸铁锂回归?

在发布会上,比亚迪集团董事长兼总裁王传福称,“新能源乘用车领域里面许多企业陷入对续驶里程的攀比之中,这种攀比的压力会转嫁到动力电池身上,让行业对动力电池的能量密度产生非理性的追求”。而相比磷酸铁锂电池,三元锂电池能量密度占优,各大车企趋之若鹜。

伴随刀片电池登场,高安全性的磷酸铁锂回归之余,比亚迪还借助创新设计,进一步提升了电池包的体积能量密度与空间利用率。在刀片电池内部,每一个电芯都是一个结构件,100个电池就相当于100个梁。同时电池堆上下两面各有一块高强度蜂窝铝板,实现了电池包强度的不减反增。

此外,冷却系统(液冷板)、边框、底板等部分,均能够固定、约束电池,整个电池包类似蜂窝结构,强度高。

得益于刀片电池的创新结构设计,成组时可以跳过“模组”,大幅提高了空间利用率,做到了在同样的空间内装入更多电芯的设计目标。相比传统电池包,刀片电池的体积利用率提升了50%以上。优化空间利用率就相当于提升了体积能量密度,官方表示刀片电池的体积能量密度与811三元锂电池接近,能够保证车辆单次充电续航600公里的需求。

值得一提的是,去掉了“模组”这一层中间结构,电池系统复杂度大幅下降,从而带来了更高的产品稳定性和更低的故障率。

需要说明的是,相比宁德时代CTP技术,虽然比亚迪在简化结构方面与前者思路相仿,但结合自研的刀片电池技术,更有利于比亚迪自身产品降低成本并提升能量密度。而CTP技术则更倾向于提升宁德时代电池包整体设计的话语权。

可以说磷酸铁锂与刀片电池的结合,更是通过设计扬长避短,促进动力电池行业发展的节点。当然,磷酸铁锂电池也有望借创新的电池包设计回归主流。在发布会上,比亚迪集团副总裁兼弗迪电池董事长何龙表示:“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。

三元锂火热的今天,同样不要低估了它

据《新能源汽车国家监管平台大数据安全监管成果报告》显示,2019年5月到7月,新能源汽车国家监管平台共发现新能源汽车安全事故79起,其中86%的事故车使用三元锂离子电池,7%的事故车使用磷酸铁锂电池。在已查明着火原因当中的车辆中,58%的车辆起火源于电池问题。可见磷酸铁锂电池的安全性,仍是自身未来发展的推动力。

与此同时,虽然工信部在今年1月表示,2020年新能源汽车补贴政策不会大幅退坡,但从长远来看,依靠补贴仍非长久之计。所以电池成本将愈发敏感。参考相关报道,截至2020年2月,磷酸铁锂电池模组含税价格为0.65元/Wh,而三元电池模组含税价格为0.80元/Wh,此前已有多家车企表示,其技术路线将转向成本更低且性能更安全的磷酸铁锂电池。

重点在于,当前三元锂电池中的钴属稀有元素,规避钴已成为部分车企的下一步计划。比如特斯拉,即便牵手对象不是比亚迪,可方向却是磷酸铁锂。另外,伴随5G基站的铺展,作为储能设备的磷酸铁锂也有望获得一席之地。或许磷酸铁锂能否逆袭尚无法定论,但刀片电池却来势汹汹。

车云小结

如今比亚迪新能源车的足迹已遍布50多个国家和地区,全球300余座城市。加之e平台开放共享,以及磷酸铁锂刀片电池正式发布。比亚迪在强化技术输出的同时,也有望将磷酸铁锂电池再次引入主流。

当然,无论是磷酸铁锂还是三元锂,任何材料都是优劣共存的。刀片电池是比亚迪的又一次创新,而扬长避短的刀片电池,将重新改写整个动力电池市场格局。

相关标签:
技术升级
比亚迪
  • 车云星
  • 空间站
  • 福特星球
  • 虫洞

加料 /

人评论 | 人参与 登录
查看更多评论