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“比宁之争2”:比亚迪与宁德时代通过针刺试验的技术路径是什么?

2020年06月10日 15:01 来源:未知 手机版

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比亚迪与宁德时代针对动力电池安全问题的争论似乎已经到了图穷匕见的地步,与此同时,网上关于谁更在理的骂战也是异常激烈,但其实,更多的是各自的意见表态,而非干货呈现。

所以才有了这个选题,既然焦点是针刺,那么我们就扒一扒两家为了通过针刺实验用了哪些技术手段。另外,由于这类技术手段都是保密级别,根本不会对外透露,所以以下分析权当参考。

1、三种主流方案

首先回到问题的起点,电池穿刺后为什么会自燃?

当然是被短路了。正常情况下,电池的正负极材料被隔膜挡着,电池是呈断路状态的,直到铁针穿进来,一方面捅破了隔膜,另一方面也构成了导电介质,将正负极材料导通,所以才短路自燃。

问题摆在这儿,那如何寻找解决办法也就了然了。

据业内专家向《电动势》透露,目前通过针刺实验的方法,一般包括使用不燃的电解液、电池结构上设计熔断装置、改变电芯结构等。

针对以上方法,尽管专家并未仔细言明,但并不妨碍我们分别分析一下。

第一,使用不燃的电解液。任何带电的电池,只要针刺,而且发生短路了,都会发生自燃,只是分轻重,而我们就是需要轻的,这样能在有限时间内通过测试(比如一般测试时间1小时,而且在实际情况下,这样也足够逃生了)。

那么如何分轻重呢?技术手段就是增加其它介质,带电容量同步被降低,同时在电解液中加入抑制电池活性的物质,其缺点是单位下电池能量密度降低了,但优点是即便针刺发生短路,电池只是发生轻微自燃,比如冒烟、出气,不会发生明火,毕竟能量有限。

第二,设计熔断装置。所谓熔断装置,就是保险丝,串联在电路中。所以,对于电芯来说,设计熔断目前主要是针对电池包系统,而非单个电芯,因为电芯不是肉眼可见的电路,保险丝不是电芯结构的一环。

比亚迪和宁德时代做的针刺实验,都是针对单个电芯,不是电池包,所以熔断机制本应不在这个讨论范畴之内。但熔断机制也很重要,它是另外一个思路,即如果单个电芯被针刺自燃,熔断可以阻止它波及其它电芯,模组与模组之间道理也是一样,虽然这样能阻燃,但其缺点是成本非常高,毕竟要在每个模组串联回路上布置保险丝等系列装置。

与熔断机制一样效果的,还有阻燃机制。如果单个电芯出现热失控(相较针刺产生热失控,现实生活中电芯遭遇挤压或者过充电产生的热失控机率更大),为了避免波及其它模组,故而在模组间布置阻燃物,然后通过泄压阀泄压的联动方式,也能化解单一电芯/模组的热失控。

第三、改变电芯结构。电芯一般是由正负极材料、隔膜、极耳与电解液等部件构成,常规下很难改变这种固有配置,所以唯一的办法是将单位电芯能量做少,同时外形结构易于散热与通气。是的,大家应该猜到了,按照这个解决思路,软包电芯是解决针刺实验一个不错的办法。

那除了软包,目前国内主流的方壳电池行吗?答案是肯定的。目前我们能看到的是比亚迪刀片电池符合这个条件,其外形薄而长的特点确实与软包类似,而且比亚迪通过实验也验证了能通过针刺实验。

2、比亚迪是怎么做的?

从以上原理分析可知,刀片电池的独特外形是通过针刺实验的关键。为了验证这一点,找了下年初发布会的资料。

据欧阳明高当时在发布会上的说法,“刀片电池之所以能通过针刺实验,一方面是因为长条状的电池散热面积大,另一方面,是形成电池短路的回路长,产热量少,这两个因素决定了刀片电池温升速率较小。”

对于欧阳明高这个说法,我不置可否,前一句刀片电池散热面积大这一点没毛病,问题是后一句,回路长就发热少?

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本文标签:宁德 电池 针刺 刀片 电芯

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