“刀片電池”究竟是什么黑科技？
時間:2020-09-07 11:36來源:品玩 作者:綜合報道
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比亞迪開發(fā)的“刀片電池”看上去就像一堆排列整齊的裁紙刀。
在每塊“刀片電池”內(nèi)，都包含有多個“刀片”。而每一個刀片里又被分成很多個容納腔，每個容納腔里都包含一個電芯，整個刀片就是由是多個極芯串聯(lián)而成的模組。整體來看給人一種非常輕薄、卻在有限空間里塞滿了電芯的印象。
刀片電池就像一組整齊排列的裁紙刀一直以來，成熟的動力電池由電池單體（CELL）、電池模組（Battery Module）和電池包（Pack）三部分組成，堆疊在一起顯得鼓鼓囊囊，而刀片電池則無視了傳統(tǒng)電池固有的模組概念，直接將單體電池拉長，固定在電池包的邊框上。在刀片電池里，電池單體成為了結(jié)構(gòu)件的一部分，既是供電部件，又是電池包的梁。
盡管刀片電池本質(zhì)上還是磷酸鐵鋰電池，并沒有在電池結(jié)構(gòu)上做出突破，然而通過重新布局，刀片電池的體積能量密度比傳統(tǒng)鐵鋰電池提升了 50%——相當(dāng)于原來能跑 400 公里的車，現(xiàn)在可以一口氣跑 600 公里。
比鐵鋰電池更強勁
如今，純電動車使用的動力電池多為鋰離子電池，根據(jù)電池正極材料的不同，又可以分為三元鋰電池，磷酸鐵鋰電池，錳酸鋰電池，鈷酸鋰電池等類型。而其中最主流的，要數(shù)特斯拉使用的三元鋰電池，和比亞迪使用的磷酸鐵鋰電池（簡稱鐵鋰電池）。
兩種主流動力電池和三元鋰電池相比，鐵鋰電池有諸多優(yōu)點：
鐵鋰電池普遍擁有超過 3000 次的循環(huán)壽命，而三元鋰電池的循環(huán)次數(shù)只有一半；鐵鋰電池化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，700-800℃ 時才會開始發(fā)生分解，而三元鋰電池不到 300℃ 就會分解，可謂是“一點就著”；鐵鋰電池造價便宜，三元鋰電池則要用到稀有金屬鈷，價格越來越昂貴……
然而，物美價廉的鐵鋰電池有一個致命缺點。由于化學(xué)性質(zhì)的差異，三元鋰電池的能量密度比鐵鋰電池高出 70% 左右，因此搭載三元鋰電池的車型普遍跑得更遠(yuǎn)、更快。
兩種電池對比刀片電池的出現(xiàn)讓鐵鋰電池看到了希望。
傳統(tǒng)的磷酸鐵鋰電池包含三層結(jié)構(gòu)：電芯，模組和電池包，其中電芯和模組的支撐固定結(jié)構(gòu)件會占據(jù)很大一部分空間。
傳統(tǒng)鐵鋰電池而“刀片電池”則省去了模組和大部分支撐結(jié)構(gòu)，由電芯直接成包，空間利用率大大提升了。同樣的電池體積里，現(xiàn)在可以塞下比以前多得多的電芯。據(jù)比亞迪給出的數(shù)據(jù)，對電池包的重塑使刀片電池單位體積能量密度提升 50%，相當(dāng)于原來滿充能跑 400 公里的電動車，如今能跑 600 公里。
比三元鋰電池更安全
盡管三元鋰電池續(xù)航久動力足，但“熱失控”一直是它揮之不去的噩夢。
2013 年，美國田納西州的一輛特斯拉 Model S 的底盤撞到了掉落路面的拖車掛鉤，車底部的電池包被掛鉤刺穿，電池短路起火；同年，西雅圖的一輛 Model S 撞擊到路中央的金屬物體，電池包受損，汽車開始自燃。現(xiàn)實生活中，貫穿、刺破電池的情況時有發(fā)生，而一旦遇到這種情況，三元鋰電池十有八九要出大問題。
自燃的特斯拉而刀片電池安全性遠(yuǎn)勝三元鋰電池，用比亞迪董事長王傳福的話來說，“搭載刀片電池的新能源汽車，將把‘自燃’這個詞從新能源汽車的字典里徹底抹掉”。
為了證明這一點，比亞迪在刀片電池的發(fā)布會上公布了一段刀片電池針刺穿透測試的視頻。
針刺穿透測試是行業(yè)內(nèi)公認(rèn)的對電池電芯安全性最為嚴(yán)苛的檢測手段。這一測試要求用鋼針把電池電芯刺穿，造成電芯內(nèi)部的大面積短路。
在測試錄像中，三元鋰電池在針刺瞬間出現(xiàn)劇烈的溫度變化，表面溫度迅速迅速超過了 500℃，放在電池表面的雞蛋被炸飛。傳統(tǒng)塊狀磷酸鐵鋰電池被刺穿后，沒有產(chǎn)生明火，但是有煙冒出，同時電池表面溫度達(dá)到了 200-400℃，電池表面的雞蛋被高溫烤焦。
然而刀片電池被刺穿后表面溫度仍維持在 30-60℃ 的穩(wěn)定水平，沒有冒煙沒有起火，電池表面的雞蛋也仍然是流動狀態(tài)。
刀片電池被刺穿刀片電池能通過針刺測試，和鐵鋰電池自身的穩(wěn)定性質(zhì)分不開。
實驗室數(shù)據(jù)顯示，三元鋰電池的自燃溫度是200℃，到達(dá)這個溫度時，三元鋰電池的正極材料就會開始分解產(chǎn)生氧氣，氧氣遇到電池內(nèi)部易燃的電解液，在高溫下很容易自燃自爆。而磷酸鐵鋰電池的自燃溫度則是500-800℃，在充放電時也不會釋放氧氣，因此在被刺穿時也只會冒煙，沒有明火。
而在鐵鋰電池本身的穩(wěn)定性上，刀片電池又做成了輕薄的長條形，散熱面積更大，同時電池回路長，熱量不容易在電路上集中，因此被刺穿后也能保持穩(wěn)定的溫度，安全性能大大提升。
盡管刀片電池看起來很美，但它的續(xù)航能力和安全性，還需要在實際應(yīng)用中經(jīng)受更多的考驗。
(責(zé)任編輯：子蕊)
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