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宁德时代针刺试验透露了什么

2020-05-27 浏览:2544 评论:0



国内动力电池的新格局,正在演变为日韩的三元锂电池与比亚迪的磷酸铁锂电池对抗。作为昔日龙头老大的宁德时代,虽然两边下注,但其实首鼠两端。这是否预示着明年动力电池排名的继续动荡,值得关注。


文/《汽车人》黄耀鹏


这几天,电动圈颇不宁静。宁德时代与比亚迪的技术路线竞争,已经落到一个具体的针刺试验上。动力电池领域本来是toB的领域,一般只有主机厂比较重视,但这次居然上了热搜,能从枯燥的技术上提炼出娱乐元素,着实不简单。复杂的技术原理,可能多数人听不懂,但用针刺东西大家都懂。


初始还算全民科普活动,后来“画风”就变成逻辑之争,颇具民间“大专辩论赛”的风采。


比亚迪挑战针刺


问题的种子埋在3月29日,这一天比亚迪发布了磷酸铁锂刀片电池,常规宣传之后,还进行了后来广受关注的针刺试验,参加试验的有三元锂电池(单体)、块状磷酸铁锂(单体)、磷酸铁锂刀片电池。试验结果表明,三元锂电池被刺瞬间,表面温度达到500℃,猛烈喷发高温气体,发生爆炸;介于中间的块状磷酸铁锂电池,温升在200-400℃,有烟无明火;而刀片电池只有刺穿点附近产生较小温升(60℃),热失控蔓延速度比较温和。


老实说,这个实验有点不公平。动力通常由单体(Cell)、模组(Batteries)、电池包(PACK)依次组合而成。上述试验中,前两者是单体,而刀片电池则将单体直接做成特殊结构,已经不再是标准单体。


当时尚未卸任比亚迪汽车董事长的王传福称:“搭载刀片电池的新能源汽车,将把‘自燃’这个词从新能源汽车的字典中彻底抹掉。”


一石激起千层浪。在短视频时代,一些新能源车自燃的画面给公众留下深刻印象。燃油车也不乏自燃事故,但至少从印象上,新能源车的自燃似乎来得更猛烈、起火和蔓延速度快,乘员只有很短的时间逃生。


王董一句“抹掉”,如果成真,确实树立了电动车的安全新标杆。不过前提是,采用磷酸铁锂方案。该方案一直由比亚迪力捧。


宁德时代接招


5月11日,在宁德时代高层几乎全员出席的2019年业绩说明会上,有投资者问到电池安全检测和关键措施。宁德时代董事长兼CEO曾毓群称:“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的安全。”


显然,“滥用测试”指的是比亚迪公开的三种动力电池的对照针刺试验。


两家动力电池的头部公司大佬隔空互怼,虽然时隔一个多月,但“时差”完全不是问题。吃瓜的新闻界就喜欢这种戏码,马上炒热。


比亚迪汽车销售公司副总经理李云飞随后在微博隔空喊话:“不服?那也来扎一下吧。”


从辩论角度,这显然是一种“带节奏”。三元锂电池过不了针刺,是业内共识。宁德时代选择正面回应,无疑以短击长。但宁德时代还是拿自家三元锂电做了针刺试验,而且还做了两次。


5月22日晚,宁德时代放出一段视频,显示钢针触碰到保护电池的钢板后折断,未能穿透电池包。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!”


5月23日晚,宁德时代又放出第二条针刺试验视频。这一次,宁德时代对5系、8系三元电池模组进行针刺,均刺穿。结果表明电压下降很少,也没有引发短路。视频配文称:“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?”


逻辑有问题


这两个视频,引发大量吐槽和批评。原因很简单,宁德时代没有明白针刺是为了什么,以为挡住了针刺,或者外力施加的挤压、碰撞,就能保护电池。这就相当于整车厂商辩解“我的主动安全可靠,刹车距离短,绝对不会撞,因此没必要在被动安全上下功夫”。


宁德时代所做的针刺,显然没有引发热失控。也就是说,激励条件不足。国标对针的直径、锥角、速度都做了规定,如果未能刺穿,应该增大激励,而不是宣布“钢针不行”。


第一次未刺进,第二次虽刺进但未引发热失控,因为电压下降不满足国标要求(国标意见稿中规定,电压下降值要超过25%)。实际上同第一次没有区别。


显然,宁德时代在研究如何被刺而不热失控(短路),而不是热失控后的表现,从而犯了逻辑错误。但宁德时代方面似乎不以为然,还称,很快将有第三则视频放出。


宁德头铁


三元锂电池因为在200℃以上会释放大量游离氧,因此一旦到了这个温度,剧烈化学反应将不可遏制,将会发生爆燃。众所周知,电池的热稳定性,材料化学特性是决定性因素。热稳定性从差到好的顺序为:钴酸锂<镍钴锰<锰酸锂<磷酸铁锂。前两者都是三元锂电池。


值得一提的是,工信部在2018年1月发布《电动汽车用锂离子动力蓄电池安全要求》征求意见稿,但时至今日仍未发布正式文本。


《要求》意见稿中,仍“推荐”针刺作为候选方法。其实不论针刺、挤压、碰撞,都是为了激发电池的热失控。而电池内部的支晶生长,刺破隔膜后也能引发热失控。此时无论多坚硬的外壳,都无济于事。


业内同样心知肚明的是,三元锂电池过不了针刺这一关,定稿的强制标准,预计要把“针刺”拿掉,或者让厂家二选一。


三元锂电池的能量密度高,低温性能相对好;而磷酸铁锂电池化学稳定性好,因为无钴,成本低20%以上,两者各有所长。现在“刀片”来搅局,局面就有点乱。


宁德时代头铁接下这么一个明显对自己不利的挑战,结果可想而知。参与制定国标的宁德时代,居然会犯这种低级错误,被对手带偏节奏,简直匪夷所思。


两条路线的斗争长期化


今年Q1,宁德时代丧失了维系3年的全球头号动力锂电池供应商位置。去年宁德时代还占了国内动力电池装机量的半壁江山,达到51%。


特斯拉国产化成了国内动力电池市场最大的变数。国产Model 3采用磷酸铁锂方案后,能量密度为160Wh/kg,这还是宁德时代优化了单体到电池包结构之后的结果。


磷酸铁锂电池虽然便宜,但较低的能量密度,导致只有更重的电池包才能维持原有续航能力。虽然装有宁德时代磷酸铁锂电池,在5月14日进了工信部新车申报目录,但宁德时代更有动力推自家的三元锂电池方案,而特斯拉方面显然更在意400公里续航节省的5600元成本。而且,国产Model 3使用的三元锂电池已经由LG包揽。后者签的是保障性合同,与宁德时代不同。


而比亚迪方面声称,刀片电池利用电芯本身的强度,跳过模组,直接组装成电池包,节省40%空间,体积利用率由传统架构的40%,提升为60%。也就是说,续航提升50%,从而靠特殊结构追上三元电池能量密度。


而且,比亚迪有意将电池公司拆分出去,加强向第三方供货。眼下,因为钴金属的全球储量集中于非洲,基本上不掌握在我国企业手里,涨价太快,而且含钴电池报废后处理很麻烦,所以今年掀起了空前的“无钴”热潮。以前落下风的磷酸铁锂方案,回到舞台中央,就是热潮的具体呈现。拿到特斯拉非保障合同的宁德时代,当然坐不住了。


宁德时代同时具备两种技术,按理说哪种方案占上风,它都能应对,但它视比亚迪为首当其冲的挑战者。设计欠妥的针刺试验,透露了宁德时代面对“无钴热潮”的心态有点失衡。本来缺乏实证的吃瓜媒体,反而坐实了刀片电池拥有“大杀伤力”的印象。


国内动力电池的新格局,正在演变为日韩的三元锂电池与比亚迪的磷酸铁锂电池对抗。作为昔日龙头老大的宁德时代,虽然两边下注,但其实首鼠两端。这是否预示着明年动力电池排名的继续动荡,值得关注。(文/《汽车人》黄耀鹏,部分图片来源网络)【版权声明】本文系《汽车人》独家原创稿件,版权为《汽车人》所有。

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