参观完比亚迪电池工厂，咱来聊聊“刀片电池”的几个关注问题

不久前，笔者受邀参加比亚迪的重庆探营活动，参观位于重庆璧山的弗迪电池工厂，这座占地超1400亩的工厂是比亚迪“刀片电池”的生产基地，通过探营的过程，更直观的了解比亚迪“刀片电池”的生产过程，以及与比亚迪“刀片电池”设计师交流消费者对“刀片电池”感兴趣的几个问题，让我们看看“刀片电池”设计师怎么回答的吧。

问题一：刀片电池为什么能做到穿刺后不起火

在电池工厂参观时，得以近距离观察“刀片电池”的针刺实验，“刀片电池”在针刺之后，表面不仅不起火不冒烟，也没有出现突增的温升，甚至在电压检测上也是续续下落，整体表现出“反射弧特长”的感觉，而对比的三元锂电池的针刺实验就危险太多了，多次的爆燃、喷射的火舌、极快的温升以及瞬降的电压，虽然隔着防护玻璃，但本能告诉我还是远点为好，为什么“刀片电池”能做到针刺不起火呢？

能量特性方面：“刀片电池”本质上是长的像刀片一样的磷酸铁锂电池，说到磷酸铁锂，大家肯定就知道这种电池的一大特点就是能量密度低，它的能量密度大概在180Wh/kg，对比三元锂超过250Wh/kg的能量密度，更高的能量密度代表着热安全性就会更差，正极材料中镍钴铝或镍钴锰按1:1:1的比例进行搭配的三元锂电池（111型），自发热在512.5J/g，同时811型三元锂电池自发热能达到904.8J/g，而磷酸铁锂电池的自发热仅在147J/g，电池开始自放热的温度磷酸铁锂电池比三元锂电池更高（360℃VS232℃），最关键的一点是，三元锂电池在受热分解时会释放氧气，氧气的产生也解释了三元锂电池在针刺实验时发生爆燃现象的原因。

电池结构方面：“刀片电池”采用的是方形叠片结构，也就是把38片正极和39片负极切成方片，然后穿插在S型隔膜和电解液之间，长方形的体积在满足了空间利用率之外，也给电池提供了更好的散热性能。这意味着，当针穿透“刀片电池”时，短路产生的热量会迅速朝四周传递，让局部热点温度不会突升，避免了电池燃烧，其次是叠片结构即便是穿刺短路，因为横截面极片数量少，也限制了短路时的能量释放，这也是磷酸铁锂电池会自燃但是“刀片电池”针刺后不会起火的原因。反观三元锂电池采用的圆柱形卷绕结构，也就是正负极中间夹着隔膜和电解液，通过“卷饼”的方式卷成圆柱形，当针穿刺电池时，短路的正负极数量不仅多，产生的热量也只能在有限的电池柱中积聚，电池起火燃爆也成了一种必然。

问题二：“刀片电池”在经过多次针刺实验后会不会起火

通过上文我们得知“刀片电池”针刺不起火的原因是由能量结构和电池结构共同决定的，单次针刺后热量会迅速被传导出去，那么多次针刺实验会不会激发整个电池的能量从而让热量无处传导而发生起火呢？

设计师在解答这个问题时也引用了实验资料，在“刀片电池”安全性能实验时，也做过很多次多次针刺实验，因为电传导特性，一处进行穿刺后，“刀片电池”的整体能量会如同气球泄气一样在这一点快速释放，当在继续在另外几处穿刺时，整个电池的能量已经达不到第一次穿刺时的强度，也就没法积攒更多的热量导致电池起火。

这一问题也延伸到多个“刀片电池”叠加一起进行针刺实验，结果也是同单个“刀片电池”穿刺时结果一样，因为散热性能良好，多片电池叠加能量多了，但散热面积也是同样增加，只要散热能力超过能量扩散的速度，“刀片电池”就不会出现起火。

此时很多读者可能想到整体电池组同时进行穿刺的情况，这种假设也是源于在车辆行驶过程中遭到剧烈碰撞的时候，“刀片电池”会不会发生起火。其实这种假设很难成立，“刀片电池”虽然是叠片结构，但外壳是严密包裹的，我们在参观“刀片电池”生产线时，电池外部的保护壳与电池组保护板之间是有注胶工艺的，多个“刀片电池”叠加在一起加上注胶工艺，就如同将多根筷子用胶粘在一起，从受保护件变成了车整体的受力件，在电池组发生撞击时，不管是横向纵向都有很强的受力强度，并且力是可以传导出去的，这种结构大大提升了电池组的安全性。