每天資訊彈匣電池和刀片電池哪個更強?看看這些動力電池的針刺試驗就知道了

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彈匣電池和刀片電池哪個更強?看看這些動力電池的針刺試驗就知道了

彈匣電池和刀片電池哪個更強?看看這些動力電池的針刺試驗就知道了

目前,公開對動力電池進行針刺試驗的整車廠只有兩家,分別是廣汽埃安和比亞迪。按道理說,只要通過了針刺試驗的動力電池,其安全性都大致相同,起碼出現事故時,都能留有足夠的時間給乘客逃生。

可是,人天生就喜歡對比:“都是針刺試驗,都不起火,彈匣電池和刀片電池究竟哪個更強?”

這個問題雖然眾說紛紜,網上奇談百出,但是都很難以資料說服大家。因為兩者測試的電池型別不一樣,彈匣電池裡裝的是三元鋰,而刀片電池裡裝的是磷酸鐵鋰,前者的熱穩定性本來就差,能控制住就很不錯了,而後者的熱穩定性本來就好,即便刺穿也不會爆炸。

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如果電池熱失控、熱蔓延不受控制,一旦發生險情,車內乘客可能連逃生機會都沒有。

如今,這個問題總算是有了那麼一丁點眉目。就在昨天,廣汽埃安對彈匣電池再進行了一次針刺試驗,與此前不同的是,電池裡頭裝的不再是三元鋰,而是和刀片電池同款的磷酸鐵鋰。

這一次針刺試驗,廣汽埃安延續了上一次的高標準。按照國標的要求,鋼針的直徑只要在3-8mm即可,而廣汽埃安直接取其上限——8mm;試驗要求電池的SOC只要90%以上,而廣汽埃安直接就把電池充滿。

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這一次試驗的結果顯然是可以預見的:普通磷酸鐵鋰電池的表現毫無疑問是要大大遜色於彈匣電池的磷酸鐵鋰的。

前者在鋼針刺入電芯觸發熱失控後,出現了電壓下降、溫度上升的現象,最高溫度為329。4℃,且伴有大量白煙,持續16分鐘;後者被刺後,最高溫度僅為51。1℃,靜止48小時後,單體電壓降至0V,溫度降為室溫,且無冒煙、無起火和爆炸現象,電池包狀態穩定。

從以上資料,我們可以看到彈匣電池的溫控能力很強,能把最高溫度降低至六分之一左右。但和刀片電池相比,它還有優勢嗎?現在,我們就來隔空對比一下它們針刺試驗的過程。

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這裡或許就有人會問:“不同地方不同時間甚至還是不同機構進行的針刺試驗,兩者具有可比性嗎?”這一點倒不必擔心,因為針刺試驗的步驟和條件都是有國家標準的,所以兩者的許多條件都是相同的,但還是有兩點不同。

首先是鋼針直徑不同,彈匣電池採用的是8mm,而刀片電池採用的是5mm。這點差異究竟能對結果造成多大的影響?別問,問就是不知道。但是,不管8mm還是5mm,兩者都是符合國家強制性標準GB 38037-2020的,也算是大致控制了單一變數。

其次就是電池的初始溫度不同,如影片所示,彈匣電池表面的初始溫度在10℃以下,而刀片電池在20℃以上。按理說,溫度越低,電池的活性越低,也更安全。那彈匣電池是不是有偷跑的嫌疑?也不是!在0-40℃這個區間裡,鋰電池對溫度變化本就不敏感。

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從表徵來看,刀片電池和彈匣電池並沒有太大的差異。在鋼針刺入的過程中,兩者都能“若無其事”,既不起火也不冒煙,電壓也相對較為穩定,甚至連官方宣稱的最高溫度也都差不多——廣汽埃安宣稱最高溫度為51。1℃;而比亞迪宣稱其溫度控制在30-60℃。

這是不是意味著,這兩者實際上沒多大差異?不!其實,高下從鋼針插入那一瞬間就分出來了。

鋼針在刺入之前,刀片電池的表面溫度為26℃,從刺入到刺穿,電池的表面溫度一直沒有太大的變化,最高時也僅有30℃左右;而彈匣電池在鋼針刺入之前,表面溫度為9。3℃,鋼針觸發電池的熱失控之後,溫度開始上升,從9。3℃到50℃用時8分鐘左右。

顯然,就溫控這一層面,刀片電池似乎比彈匣電池更有優勢。

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這兩種現象,其實和它們的“滅火”原理是相符合的。

刀片電池的優勢在於其物理結構,它內部電極極板卷數較少,所以鋼針刺穿的極板數量非常有限,產生的熱量自然不會多,再加上它採用了長而薄的設計,散熱面積大,溫度自然難以上去。

也正因為它強大的物理結構,所以它不僅能以電池單體的形式上針刺試驗的臺架,也能採用CTP的組裝方式,把電芯直接安裝到電池包裡,從而能提高電池系統的體積能量密度。

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彈匣電池本質上就與和刀片電池不同,它的滅火過程是一個系統性的工作,需要發現問題→解決問題,所以它上臺架的不是電芯,而是整個電池系統。

在這裡,我們不妨重溫一下彈匣電池的核心技術。彈匣電池採用的是“防止電芯內短路,短路後防止熱失控,以及熱失控後防止熱蔓延”的設計思路,換言之,它控制電池熱失控的原理跟消防隊有點像——群眾發現火情,撥打110報警,消防隊接到通知後立馬出警救火,所以降溫速度沒那麼快,溫度自然有一個上升的過程。

這個過程依靠四個核心技術,分別是用於檢測溫度的全時管控第五代電池管理系統、用於救火的極速降溫的速冷系統、阻止火情蔓延的超強隔熱的電池安全艙,還有就是打鐵還需自身硬的超高耐熱穩定的電芯。

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至於這兩種電池哪個更好?那就要分情況而論了。

如果電池裡裝的是磷酸鐵鋰,那毫無疑問刀片電池更好,效能更穩定。系統這玩意,故障率通常會比單體要高,它的任何一個子系統的出錯都會導致整個系統的故障。但如果電池裡頭裝的是三元鋰,那毫無疑問需要有“救火隊”的彈匣電池。

從通用性的角度來講,那彈匣電池毫無疑問還是會佔優一些的。雖然它處理磷酸鐵鋰的能力沒有刀片電池那麼強,但起碼也還是能控制住的,而刀片電池的物理散熱顯然是控制不了三元鋰電池的熱失控。

現在許多車型已經採用磷酸鐵鋰和三元鋰電池雙路線的設計。最明顯的就是特斯拉的Model 3——高效能版本用的是三元鋰電池,而標準續航版用的是磷酸鐵鋰的電池。這倒不一定是出於商業目的,畢竟術業有專攻嘛。

在同等續航情況下,三元鋰電池的重量更輕——同樣都是600km續航,三元鋰電池能輕100-150kg,對於整車輕量化有著極其顯著的幫助;而磷酸鐵鋰電池的成本更低,迴圈壽命更長——可達4000多次,是三元鋰電池的兩倍。

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以上可以看出,刀片電池和彈匣電池之間的區別,可以透過一個例子類比一下:刀片電池更像是為磷酸鐵鋰量身定做的,而彈匣電池更像是通用性,誰用都可以。至於哪個更好,這又得回到你究竟要的是磷酸鐵鋰電池還是三元鋰電池這個老話題身上了。但不管怎樣,它們都能解決消費者在動力電池上的兩大痛點——安全性和能量密度。

文 | 大雄