三元换铁锂,埃安弹匣电池再次挑战针刺
摘要:已被国标移除的针刺试验,在电池安全领域仍具备权威性吗?
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文 | 李阳 

编辑 | 施智梁


继2021年3月广汽埃安发布“弹匣电池”,并顺利通过针刺试验后,5月20日,广汽埃安,再次向针刺试验发起挑战,不同的是,这一次,广汽埃安将三元锂电池换成了磷酸铁锂电池。

三元锂电池和磷酸铁锂电池是目前新能源汽车广泛使用的两种锂电技术路线,各有优劣。整体来看,三元锂电池的质量能量密度和低温性能更为出色,磷酸铁锂电池则在寿命、体积能量密度、热稳定性、成本上更有优势。两种不同的技术路线都能满足用户不同的出行需求。

不过,就针刺试验而言,热稳定性更加出色的磷酸铁锂较三元锂电池更容易通过一些,此前已用三元锂路线通过针刺试验的埃安,改用磷酸铁锂再次通过针刺试验,并不是一件意外的事情。

广汽埃安规划营销部部长邱亮平称,“弹匣电池是目前行业内唯一能够同时提升三元锂电池和磷酸铁锂电池安全的技术。它的出现,将终结路线之争,让用户能根据出行实际需求自由选择。”

就难度而言,针刺实验是电池安全检测的“珠穆朗玛峰”,但针刺试验能否作为电池安全的代名词,仍要打一个问号。

正确理解针刺试验的意义

广汽埃安此次通过针刺试验,已是业内第三次借针刺试验宣传电池技术了,但对于针刺试验的意义,大多数人仍不甚了解。

所谓针刺试验,是通过用钢针穿透电池包的方式,模拟锂离子电池内部短路的情况而设计的安全测试,在电池安全的诸多检测中,针刺试验是难度最高的。

需要强调的是,针刺只是检测试验之一,通过针刺试验并不能代表电池绝对安全;同时,由于针刺场景在电动车实际运行中几乎不可能出现,未通过针刺试验的电池也并不意味着不安全。针刺试验的价值其实远没有看起来那么高。

在2021年实施的《电动汽车用动力蓄电池安全要求》中,并没有对针刺实验作出要求。该《要求》的起草组称,调研IEC 62660-2、IEC 62660-3等标准,发现均未采用针刺试验来评价电池安全性。经工作组讨论,一致认为针刺试验与实际失效模式不相符。因此,取消针刺试验。

上述安全要求的起草单位包括宁德时代、比亚迪、工信部装备工业发展中心等众多电池、汽车、第三方单位。宁德时代和比亚迪双方均量产磷酸铁锂和三元锂电池产品。

很显然,针刺实验不能直接作为衡量电池安全的依据。电池协会的专业人士告诉财经汽车(ID:caijingqiche),提高安全性有很多方法,从电池厂的角度来说,一般可以改进正极材料。从主机厂的角度来说,一般通过BMS(电池管理系统)来监测和判断电池状态,根据状态来提供相应的防护措施,比如使用防火胶等。

中国汽车技术研究中心首席专家王芳也认为,随着电池能量密度的不断提升,安全性不能仅依赖电池单体层级,这是一个系统工程。单体需要安全、全生命周期需要安全、电池管理系统需要安全、电池整个系统都需要安全。

弹匣电池背后的隐秘

通过针刺试验终归是在国家安全检测标准上新增了一道关卡,从某种程度上说也是增添了一份可靠性。

为强调“弹匣电池”的安全性,广汽埃安特意在试验中将弹匣电池与普通磷酸铁锂电池进行同步对比试验。试验条件为:在8mm最粗钢针直径和100%SOC电量的条件下,进行针刺试验。

试验结果显示,磷酸铁锂(普通电池)整包在钢针刺入电芯触发热失控后,出现了电压下降、温度上升现象,最高温度为329.4℃,且出现冒烟现象,持续16分钟;而磷酸铁锂(弹匣电池)整包被刺后,最高温度仅为51.1℃,静止48小时后,单体电压降至0V,温度降为室温,且无冒烟、无起火和爆炸现象,电池包状态稳定。打开电池系统外壳,其内部结构完好。

这样的表现,与今年3月用三元锂电池进行的针刺试验结果几乎一模一样,显然广汽埃安的弹匣电池技术在应对针刺试验有一套独门秘诀。

弹匣电池是一个提升动力电池安全性的系统性技术,是从电芯本身安全、被动安全到主动安全的一整套安全技术。该系统技术基于“防止电芯内短路,短路后防止热失控,以及热失控后防止热蔓延”的设计思路,采用类似安全舱的设计,有效阻隔热失控电芯的蔓延,且当检测到电芯异常,系统会自动为电池降温。

简而言之,弹匣电池在遇到针刺时,整套系统会“弃车保帅”。即将被针刺的那块电芯与整个系统剥离开来,并对其进行降温处理,把损失控制在一个电芯内。

长期以来,针刺试验都是各大电池厂家心中的痛,尽管出于实际场景的考虑,现已将针刺试验移除国标之外,但并未降低针刺试验的难度。

因此,广汽埃安通过针刺试验虽已没有太多实际意义,但终归是电池技术的一种进步。也让业内对未来更安全、更高能量密度的电池技术充满了期待。

本内容来自汽车之家创作者,不代表汽车之家的观点和立场。
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