最近,我發現新能源汽車里最能整活的應該算是電池包了。
為了證明自家產品的安全性,你可以看到一塊電池包,有泡在水里的,被鋼針刺穿的,架在火上烤的。截止到目前視覺效果最夸張的,還得是廣汽埃安在今年3月份做的測試,他們用一把標準步槍射擊了自家電池包,真好萊塢大片既視感。
最近東風風行的雷霆鎧甲電池也去做了一次連環挑戰,極限低溫、高壓沖水、烈火穿行,算是把上面的花活都玩了一遍。知道的是在破壞性測試,不知道的還以為這塊電池在渡劫。
且不去探討什么樣的極端條件下,會發生這樣的場景。重點在于,為了讓你相信電池包很安全,車企們真的是絞盡了心思。
科普帖
目前主流純電車型的電池原材料可以分為磷酸鐵鋰和三元鋰兩大類,至于其他的鈷酸鋰電池、鎳氫電池占比較少,暫且不論。
這兩類電池主要差別還是在材料和性能上,磷酸鐵鋰電池的正極采用磷酸鐵,而三元鋰電池正極采用的三元材料。
在性能上,三元鋰電池的低溫性能普遍優于磷酸鐵鋰電池,能量密度也普遍高于磷酸鐵鋰電池。而磷酸鐵鋰電池的耐熱性則要優于三元鋰電池,意味著它的燃點會明顯高于三元鋰,不容易受高溫影響。
在價格上,目前磷酸鐵鋰基準價處于歷史中位水平,大約在9.5萬/噸,對比三元鋰電池所需要的氫氧化鋰,基準價為33萬/噸。所以二者的造價成本差距還挺大的。
以特斯拉為例,三元鋰電池會搭載在高性能版本,如Model S,Moedl 3 Performance等,而普通版本的Model 3和Model Y用的就是磷酸鐵鋰的版本。
那么,嚴肅的來了。這二種電池一旦發生火災會是什么情況呢?
通常來說,造成電池失控燃燒甚至爆炸的原因,分外部因素和內部因素。內部因素比較簡單,就是自身原因,比如電池管理系統故障,沒能合理調節溫度,又比如某顆電芯突然短路等。
這是一組磷酸鐵鋰的加熱燃燒試驗,可以看出伴隨著電池的失控,形成了非常強烈的柱狀火焰。而在鋰離子電池組的燃燒特性報告中,煙氣先是伴隨著電池的加熱逐漸產生,隨后開始劇烈的分散燃燒。
由此我們可以得出不嚴謹結論,想要電池不爆炸,內部上要保證電芯穩定,熱管理可控,外部上要結合各種防護措施,多重保險防護。
以東風風行的鎧甲電池為例,他們的保護方案就包含了從電芯、模組、整包到整車,4個維度。有點像是給手機裝那種防摔的金屬手機殼那意思。
首先用熱穩定性極高的電芯配合熔點高達1200度的模組殼體,里子功夫做到了。在整包層上,用加強鋁板配合風行雷霆的高強度鋼材車身,相當于給電池包的基礎上再加裝一層保護殼,如此四重防護。
為了更直觀的展示這套電池包的安全性,在實際測試中,工作人員先是模擬了北方寒冬時節的氣溫條件,再用高壓水槍沖刺,最后駕馭著風行雷霆在穿越200米長的烈焰火路,車輛底盤接觸面板的溫度高達900℃,也算是真金火煉走出來了。
而前段時間吉利汽車的神盾電池安全測試項目也很豐富。電芯針刺,海水腐蝕,跌落重擊,電池包外部火燒,堪比車圈容嬤嬤,更重要的是這些測試都是在國家標準之上,以更高的要求進行的。
比如火燒實驗,國標的要求是直接燃燒70秒,間接燃燒60秒,吉利的神盾電池則直接加量,每項再續30秒。這其中足以看出吉利對于自己的嚴苛要求,也間接見證證明了神盾電池安全系統的安全性。
敢于如此硬核試驗的原因也在于,針對電池熱失控的情況,神盾電池也是可以通過電池包內部的單向防爆閥泄壓,使得電池迅速平衡內外壓力,最大幅度降低電池爆炸風險, 且泄壓速度據稱也達到了普通電池用的透氣閥的2倍。
總結
誠然,實驗室的測試并不能完全還原我們的使用場景,在真實的場景里,挑戰遠比實驗環境更苛刻。從2020年比亞迪第一次用刀片電池展示針刺實驗到今天的一系列自主品牌的電池安全測試,我們看到的是電池安全技術的不斷突破,和新能源汽車行業的內部互競。
企業競爭雖然很激烈,但在電池安全這件事情上,還是可以再卷一下~
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