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比亚迪的刀片电池通过了电池界的珠穆朗玛峰测试——针刺测试

电动车的空间是非常宝贵的,不断地压缩电池的空间,空间利用率越高代表着,有限的空间里面,可以布置更多的电池。

传统电池包的生产可以分为两个步骤,由电池组成电池模组和把组装好的模组排布在一个托盘上组成电池包。

在电池包里的利用率仅为50%。打一个比方,传统电池包就像大家新买的房子,如果里面有很多的梁和柱,就会使得空间利用率特别低。那么电池到模组的空间利用率80%,再乘以模组到电池包的利用率50%等于40%,也就是说,电池包留给电池的空间只有40%。

一方面,汽车设计师在不断的压缩电池包的空间,一方面消费者对车的续航里程不断的提出更高的要求,如何解决两者之间的矛盾呢?改善空间利用率,迫在眉睫,我们知道影响空间利用率的主要因素是模组和梁,要想提高空间利用率,就要去掉模组和梁,但是如果没有了模组和梁,电池就没了固定。电池包就没有了支撑,为了解决这些问题,比亚迪想到了,既是能量体也是结构件的刀片电池。

如果直接把电池拉长,将电池固定在电池包的边框上,让电池同时也变成结构件,直接支撑电池包的量,这样既解决了固定的问题,也解决了强度的问题,这一方案使得电池包的空间利用率可以达到60%以上。就相当于原来跑400公里的车,现在可以跑600公里。

刀片电池

刀片电池的两大优势之一,超级强度。刀片电池就好像一个刀片一样,刀片如果我们沿着大面来去弯折,很容易弯折,但是如果我们换一个角度,对侧面来弯折,这个就非常非常难弯折。所以传统的电池包我们知道,一般有4~5根梁,而我们的刀片电池包里面有100个这样的电池,每一个电池就充当一根梁,100个电池就是100根梁,这个强度大家可想而知,有100个刀片电池组成的电池堆,也非常非常强了。但并不满足,还借鉴了非常成熟的蜂窝铝板的结构原理,在100个电池组成的电池堆的上下两面上,连贴两块高强度的强度板,形成了类似蜂窝铝板的结构,强度再次升级。100个电池,组成了一个电池堆,这是第1个强,在电池堆上再加两个高强度板,是第2个强。强上加强强强联手,使得刀片电池包的强度不减反增,实现超级强度。

刀片电池的第二大优势就是安全。由于刀片电池设计带来的电池包的空间利用率的提升,得以使用更成熟、更安全、更稳定的磷酸铁锂材料。可以看到,磷酸铁锂材料先天具有非常优秀的热稳定性。磷酸铁锂材料本身有四大优势。第一,放热反应的启动温度非常高,材料在500度以下,这个材料都是非常稳定的。第2个就是它的放热很慢。第3个就是产热很少。产热就是意味着我们电池在碰撞过程中,释放的热量很少。第四就是它在分解的时候不释放氧气,他就减少了燃烧的风险。如我们所料,我们采用了磷酸铁锂这个材料的刀片电池,可以非常容易地,通过各项安全测试。

这次发布会就给大家列4个常见的测试,第1个就是大家业内普遍认为最难通过的测试就是这次测试,是模拟电池的内部短路,造成内部短路的原因,一般都是一些金属的生产过程中的一些金属异物,然后滚到电池里面,以及一些比如说在极端碰撞下,一些外部的金属对电池的针刺。第2个是挤压测试。挤压模拟的是汽车在极端碰撞的情况下,造成电池的一种形变。第3个是炉温测试。它模拟的是一个电动汽车周围环境,有火情或者火灾,这种情况下看电池是否稳定。第4个测试是过冲。过充是模拟我们充电桩汽车跟电池三级保护全部失效的情况下,我们的电池就会被连续不断的持续的过程,我们看到我们的电池在过充百分之260的情况下,也没有爆炸。

基于磷酸铁锂材料优秀的热稳定性,以及我们巧妙的刀片电池的结构设计,我们可以看到,刀片电池很容易通过各项严苛的安全测试,独创的刀片设计,极大的提升了电池包的空间利用率,满足了消费者续航的要求,同时带来了超高的强度和安全性,让消费者更加放心。

磷酸电池

消费者面对购买电动汽车。最看重哪部分?这个问题时,给出的答案始终是电池。刀片电池的量产,为电动汽车提供了更多的可能,积压在整个产业链条上的焦虑,终于得到了释放。

三元锂电池

从动力电池的种类来看,86%的事故车辆使用的是三元锂离子电池,7%的事故车辆使用的是磷酸铁锂电池,在已查明着火原因当中的车辆当中。58%的车辆起火源于电池问题,可以看出电池安全问题对于电动车的发展来说是举足轻重的。我们也了解到新能源车,至今电池安全是零事故。

欧阳高明院士对于电动车的安全说:大家所知道的一些安全事故,造成这些安全事故,当然有各种各样的原因,其中电池的安全,是造成电动汽车安全的一个非常重要的原因,电动汽车,电池的安全,我们一般称之为热失控,就是电池的热失控。所谓电池热失控,就是说电池它的温度,当升高到一定程度的时候,就会引发一系列的电池内部的副反应,这些副反应大多数都是放热的,所以它就会使温度升高,但这个放热速率急剧增大的时候,那温度就急剧升高,那就叫热失控。

电池针刺测试是用一个金属体把电池贯穿,这样的话电池会瞬间的发生内部短路,如果我们的电池设计的不是很可靠,或者我们材料不稳定的话,那么电池肯定会在非常短的时间内放出大量的热,这时候我们说电池不通过这个测试。反过来讲,我们看到很多假如针刺测试很容易的话,我们在市场上不可能看到那么多安全事故,所以说我们说电池的测试就像我们攀登一个珠穆朗玛峰,这么一个难度。基本上是把电池充满电,然后用一根3~8毫米直径的钢针贯穿整个电池,维持一个小时的时间,在看电池是否着火爆炸,因为这是一个很清晰的这么一个测试方法,曾经也是咱们国家的标准。后来因为大家转向三元电池了,三元电池过不了这个测试,我们国家就把这个标准,从强制标准里把它拿掉了。

一方面刀片电池是长条形电池,所以它的散热面积比较大,另一方面,当针刺的时候它短路的回路比较长,所以它产热的能力相对要下降。所以一个方面产热下降,一个方面散热加强,当然它的温升速率就会比较小,所以针刺测试表现非常好。

鸡蛋蛋白凝固的温度是在60摄氏度。有鸡蛋的话可以看出在政策后表面温度的变化。刀片电池针刺后,内部短路,即热失控,表面温度在30度左右,鸡蛋蛋清和蛋黄还是分离的很好,蛋白质没有发生凝固,刀片电池的表面温度非常稳定。

电动汽车电池的发展有三个趋势,第1个就是我们进一步的来在电池材料和电化学体系方面进行创新,比如说我们从有机的可燃的电解液发展到无机的不可燃的固态电解质。第2个方面就是朝智能化方向发展,比如说智能制造,智能控制,自动回收等等,充分地利用我们现在的信息和人工智能技术,发展智慧电池。第3个方面,跟我们刀片电池最密切相关的,当然就是在设计和产品工程方面进行创新。

现在电池应该具备这么几个特点,第一高安全和健康。第二,它要有长续航,长寿命。第三,他要对一些稀有的金属依赖要少。减少对石油的依赖。

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