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动力电池针刺试验究竟“刺痛”了谁的神经?

陈楚薇

2020-05-27 10:05 来源:国际新闻

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近日,一场围绕着比亚迪和宁德时代动力电池针刺试验的“互怼”在汽车业内激起了千层浪。
回归事件的源头,或许还要从今年3月份,比亚迪发布了全新的磷酸铁锂产品——“刀片电池”开始说起。
“比宁”电池安全之争
在这场发布会上,针对消费者最为关心的电池安全问题,比亚迪祭出了业内最严苛的电池安全测试方法之一——针刺试验,即模拟异物刺入电池贯穿内部,从而观测动力电池热失控后的反应。
经试验,比亚迪公布了三种动力电池针刺对比测试结果,三元锂电池产生了剧烈燃烧,表面温度超过500℃,而磷酸铁锂块状电池虽无明火,但仍产生大量烟,同时表面温度达到200~400℃。刀片电池在针刺测试中既没有明火,也没有烟产生,甚至连表面温度都不是很高,只有30~60℃,连鸡蛋都烤不熟。
比亚迪董事长王传福表示,“刀片电池体现了比亚迪彻底终结新能源汽车安全痛点的决心,更有能力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。”
比亚迪“刀片电池”这一研发进展引起了消费者的广泛官网,尤其是在近一段时间内,多款搭载三元锂电池的新能源车又发生了自燃事件。
而此时又恰逢5月11日宁德时代的年度业绩网上说明会,因此,会议上,就有投资者询问宁德时代在电池安全检测上的官网和关键措施。宁德时代董事长曾毓群对此的回答是 “有人把滥用测试的通过等同于电池安全”,并表示宁德时代的安全措施主要集中在碰撞、充电、浸水以及电池设计制造等方面。
这里需要说明的一点是,曾毓群所称“滥用测试”并非字面理解的“随意的、滥用的测试”,而是电池测试环节中的一个专属名词,其中就包含有针刺测试和挤压测试。
虽然曾毓群用的是“有人”这一模糊指称,但是业内很快就将其所说的滥用测试指向比亚迪3月曝光的刀片电池的针刺试验。于是,曾毓群的这一表态立刻引发官网与争议,将两种技术路线之争再次推上风口浪尖。
新版观点认为曾毓群这个说法是荒谬的。
持这一观点的业内人士认为,牛顿定律不是完全复制实际情况的参数,而是提炼几个最重要的参数,再将不重要的参数理想化,否则将寸步难行。针刺试验也是如此。如果说针刺试验完全能复制实际失效条件,这的确是有很大难度;不过,恐怕所有试验都很难完全复制实际的失效条件。任何试验都只能提炼出典型参数,争取最大化地(或最严苛地)模拟现实。
做一个简单的类比:如果说针刺试验的“滥用测试”不具备说服力,那么,整车的碰撞试验算不算“滥用测试”?难道说,因为25%偏置碰撞过于严苛,A柱粉碎性骨折的车型你就可以放心买买买?
但也有业内人士认为,针刺试验毫无疑问可以推动技术进步,但他依然对于曾毓群“滥用测试的通过不等同于电池安全”的观点持90%的比例赞同。这位人士也举例说,“钻石人人都喜爱,但是代价过于高昂,并不是人人都戴得起,退而选择黄金首饰不是也挺好的嘛。”
有意思的是,当晚,比亚迪也没有丝毫示弱,认证为“比亚迪销售副总经理李云飞”的账号在微博上发文:表示:“不服?那也来扎一下吧!针刺是难度最大的,堪比登珠峰!”
如果国际到这里,宁德时代选择“息事宁人”也就罢了,偏偏5月21日,一位名为@小鱼锂电的微博博主发布了一则关于宁德时代811三元电池的穿刺测试。在钢针穿入电池后,动力电池迅速发生爆炸,并伴随剧烈燃烧。
这样的对比试验无疑逼迫着宁德时代必须正面做出回应。
于是,双方的较量展开第二个回合。
5月22日,23日,宁德时代以两则视频“应战”。22日晚,宁德时代发出的视频显示,用钢针尝试穿刺宁德时代的三元锂电池包,钢针并没能穿透电池,而是被保护电池的钢板折断了。宁德时代称:“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!”
23日晚,宁德时代发布了第二则视频,视频中宁德时代采用自家的一款5系三元电芯,穿刺前电芯的电压是4.213v,温度为23.9℃。按照国标规定观察一小时后电压降为3.724v,温度升至93.7℃。另一款8系三元电芯,穿刺前电芯的电压是4.15v,温度为24℃。针刺1小时之后电压降至4.075v,温度升至37.7℃。两款电芯穿刺完成后均未发生起火、爆炸。
“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?”视频最后,宁德时代抛出了这样的问题。
宁德时代的两则视频更加引发网友的热议。
首先,有网友开始质疑,宁德时代以“钢针刺不穿”电池的钢板为由,避免进行直接的针刺试验,这明显是在避重就轻。
但宁德时代却认为,从技术上说,电池包层面有更优化的安全解决方案,单体电池针刺测试的实际需求已不复存在。简单来说就是,比亚迪这么大费周章的“秀”针刺试验其实根本毫无意义。
而反对宁德时代的观点则认为,针刺试验考验的并不是电池包抵抗外界侵入的能力,而是电池包内的电芯内部面对短路时的能力。它试验的对象是电芯,而不是电池包。宁德时代将原应作为试验的电芯短路安全问题换为了电池包整体够不够坚固的问题,完全违背了针刺试验的试验本体和最终目的。
比亚迪又一次很快对此作出回应,5月24日,比亚迪汽车销售有限公司副总经理李云飞在微博中详细列出了5条关于针刺试验的测试条件和必要性,并表示:“刀片电池自3月底发布至今,也只是客观地讲述各种电池的品类特性和优点劣势,三元电池不安全等,这些都是行业共识和常识,没有提谁,也从未针对过谁!”
5月24日这一天,还发生了一件事,宁德时代呼吁新国标《电动汽车用动力蓄电池安全要求》取消针刺测试。
知情人士称,在最新版的GB《电动汽车用锂离子动力蓄电池安全要求(征求意见稿)》中,最大的变化之一就是取消了严苛的针刺试验。而这份《征求意见稿》,主要起草单位之一就是宁德时代。
表面上,宁德时代非常不屑于针刺试验。但它的一些做法看上去对针刺试验又并非云淡风轻。

针刺测试就是电池安全的“照妖镜”?

总结来看,比亚迪和宁德时代这一番长达两个月的“口水战”其实归根结底的“争议点”只有一点,那就是“电池针刺实验到底有没有意义?”
对此,比亚迪认为,答案是肯定的。其表示,国家标准对针刺测试的方法做了明确的要求,而其中重点就是:钢针必须贯穿!而反观宁德时代5月22日发布的针刺测试中,宁德先是自创了“针刺测试1.0标准”,即用钢针刺向电池包(而不是电芯),钢针刺向电池包时发生折断。用电池包替代电芯,用钢针折断替代刺入电池,这并不符合针刺测试的关键前提条件。针刺测试是针对电芯的测试,用钢针来对抗电池坚硬的金属外壳确实没有任何意义。
而在宁德时代5月23日发布的第二支针刺测试视频中,宁德又拿出了“针刺测试2.0标准”。
但也有人指出,与比亚迪早前针刺测试的公开透明不同,宁德时代的针刺测试无论清晰度及摄像头视角,都有点“犹抱琵琶半遮面”,钢针有没有刺穿电池单体根本看不清楚,视频里只是遮遮掩掩地刺了一下,然后就发表结果:整个过程电池没有质量损失,电解液无泄漏,安全阀未打开,电池未起火。
也正因此,宁德时代的这两个视频引发较多“这是针刺试验,还是针灸试验?”的网友质疑。这种质疑认为,针刺试验的核心目的是让针贯穿极板,以便使电池短路,从而观察电池的热失控情况。但宁德时代的两次针刺测试都没有严格按照国标执行。
然而,在宁德时代看来,电池的安全贯穿在电池的整个使用过程中,是一项系统工程,包括电池的单体设计、系统集成、动态监控和系统防护等。因此应该将重点放在了电池的整体安全上,确保产品在生命周期的每一个阶段都是安全的,从实际意义上真正提高电池的安全性能。
但有业内人士认为这里也是再次偷换概念:把电池单体的安全,转移到电池包、系统的新版上。这个整体安全的道理并没有错,但单体安全与整体安全是递进关系,而不是非此即彼的互斥关系。如果单体安全没有保证,整体安全如何保证?
且值得注意的是,《电动汽车用动力蓄电池安全要求》对热扩散试验给出了两种触发热失控的推荐方法,就电池包或系统中的电池单体,一个是加热触发热失控,另一个就是针刺触发热失控。制造商可以任选其一,也可自行选择其他方法来触发热失控。这表明,电池单体针刺实验并不是完全被删除。
“技术路线”的选择题
其实,在不少业内人士看来,比亚迪与宁德时代的“互怼”归根结底是在技术路线上的分歧。
一位业内人士表示,其实不单是比亚迪的刀片电池可以通过针刺试验,比亚迪其他种类的磷酸铁锂电池同样可以通过针刺试验。而当年之所以将针刺试验从国家强制性标准中去掉,则正是因为能量密度更高但化学物质更为活跃的三元锂电池无法通过针刺试验。
据了解,当前新能源汽车市场常用电池分别为三元锂电池和磷酸铁锂电池,而其中,三元锂电池又在电池产业中占比绝大比重。中国汽车动力电池产业创新联盟发布的数据显示,2019年我国动力电池累计销量75.6GWh,其中三元锂电池累计销量53GWh,占总销量70%;磷酸铁锂电池累计销量20.6GWh,占总销量比仅27.2%。
而不论是比亚迪还是宁德时代向来都无可避免地选择三元锂电池和磷酸铁锂电池“并线发展”。只不过,比亚迪在磷酸铁锂电池上的投资更为巨大,更是以刀片电池为“先锋”,从2020年起吹响全面回归磷酸铁锂电池的号角,这意味着,磷酸铁锂电池将成为比亚迪日后发展中更为侧重的方向。
而宁德时代虽然从2016年起就已经是客车用磷酸铁锂电池最大的供应商,但如今却是依靠三元锂电池的绝对实力“吞并”大量的市场份额。在其看来,多技术路线并举才更加适合行业发展和市场需求。
从这个角度而言,这两家企业的“互怼”其实并不是针对企业本身而言,而是双方对于动力电池技术路线的发展侧重不同。
而对于消费者来说,“比宁”之争也并非全无意义,业内人士认为,对于针刺实验有效性的行业讨论有助于将新能源行业向更加规范的方向推进。
中国科学院院士、中国电动汽车百人会副理事长欧阳明高在刀片电池推出时就曾肯定过这项技术,其表示:“电池安全事故就是发生热失控,热失控有很多诱发因素。针刺实验就是来模拟这些热失控诱因的新版方法,它是非常有效也非常严酷的新版热失控测试方法。”
毫无疑问,国家相关标准越严格,将越有助于增强消费者的信心与安全感,对于促进相关企业优胜劣汰、推动电动汽车产业健康发展也都将起到重要的作用。而至于所谓的三元锂和磷酸铁锂技术之争,会最终通过产品的续航和价格,由消费者“用脚投票”。
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责任编辑:陈华
校对:张亮亮
国际新闻报料:4009-20-4009   国际新闻,未经授权不得转载
关键词 >> 动力电池 比亚迪 宁德时代

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