近期一段时间内,一场动力电池“针刺实验”让BYD和CATL进行了多次互怼。外行看热闹,内行看门道,大家关注的焦点也再一次回到了电动车锂电池的磷酸铁锂电池和三元锂电池的路线纷争,恩怨纠纷,且听我来慢慢道来。

动力电池性能主要有5个硬性指标即储能密度、循环寿命、充电速度、抗高低温安全性,同时还要满足制造成本等,磷酸铁锂和三元锂电脱颖而出,分别成为客车和乘用车市场的绝对主力。

磷酸铁锂与三元锂5个指标的对比
标磷酸铁锂与三元锂5个指标的对比题

 

首先,在能量密度上,三元锂电的标称电压范围为3.6~4.3V,相较于磷酸铁锂3.2-3.3V较高。并且,三元锂电能量密度已经突破300WH/kg,而磷酸铁锂电池仍较难突破200WH/kg大关。

在使用环境方面,三元锂电池低温限值为-30°,相比磷酸铁锂电池-20°更有优势,同时在相同低温条件下,三元锂电池冬季衰减不到15%,明显高于磷酸铁锂电池衰减高达30%以上,更加符合我国电动汽车用户的使用环境。但是,磷酸铁锂电池的热失控温度普遍在500°以上,这远比三元锂电池低于300°的参数,更为安全。

在循环次数和制造成本之间,数据显示,磷酸铁锂电池充放电循环次数大于3500次后才会开始衰减,而三元锂电池充放电循环次数则仅为2000次。同时,因为磷酸铁锂电池生产制造并不涉及贵重金属,其生产成本较低,反观三元锂电池则因为采用钴金属,其材料价格一直偏高。

锂电池的主要应用方向
标题锂电池的主要应用方向

综上所述,三元锂电同等单位体积的能量密度比磷酸铁锂电池更高,且耐低温(寒冷地区续航里程更长);磷酸铁锂则耐高温(安全性更好)、循环寿命长、制造成本低两者各有优缺点,因此应用领域也有所不同。


下面我们这里看本事事件的发展过程,是什么让他们走上了对立?是恶意炒作还是安全必要,理性看待!

3月份比亚迪发布了一段磷磷酸铁锂“刀片电池”通过素有电池安全“珠穆朗玛峰”之称的针刺实验的视频,验证其在极端状况下电池的安全性能。但宁德时代却认为这是在“滥用”针刺实验。随后,因网友“小鱼锂电”对从市场采购宁德时代NCM811和NCM523两款电池自行进行针刺实验均出现起火燃烧情况,而不得不也进行了相应针刺实验。不过,第一次实验宁德时代针对整个电池包进行,直接导致钢针崩断。第二次实验显示,针对NCM523和NCM811电池电芯进行针刺,画面显示没有出现冒烟起火等现象。

宁德时代三元锂针刺试验
宁德时代三元锂针刺试验

 

比亚迪磷酸铁锂电池针刺试验
比亚迪磷酸铁锂电池针刺试验

根据美国国家公路交通安全管理局(NHTSA)调查显示,在自燃率方面,电动车比燃油车出现的理论几率更低。不过随着全球汽车产业电动化趋势,早先一批次的电动汽车却频繁出现了自燃事故,例如前两年频繁曝出的电动汽车高速充满后的自燃事故,其中不乏特斯拉、蔚来等知名车企。

多数自燃事故的原因就在于,电池内部化学反应的产热速率远高于散热速率,大量热量在电池内部积累导致电池温度急速上升,最终引起电池起火或爆炸。


而动力电池针刺实验则是被称为电池实验界的“珠穆朗玛峰”。针刺实验要求将测试电池为满电状态,用直径为5-8mm的耐高温钢针,从垂直于电池极板正上方的进行贯穿,贯穿点位于贯穿面的几何中心,当钢针穿透电池后,工程师通过各项指标观察电池1小时。如果所测电池没有发生起火或爆炸则符合实验的要求。

关于车用电池测试标准可以参见:http://www.iwt.com.cn/plus/list.php?tid=49 (里面有很多电动汽车方面的国家标准,可免费下载)

车用电池Pack性能测试可参见:http://www.iwt.com.cn/plus/list.php?tid=35 (里面有很多关于电动车动力电池测试设备选型与测试内容)

根据2015版本的强制性国标《电动汽车用锂离子动力蓄电池安全要求》(GB/T31485-2015 )显示,国标就模组级别安全试验、电芯针刺试验、电芯跌落试验、电芯低气压试验、电芯海水浸泡试验、电池包跌落试验以及电池包翻转试验。

 

GB/T31485-2015车用电池国家标准
GB/T31485-2015车用电池国家标准

而在2019年1月,工信部发布的3项强制标准征求意见稿的通知,其中一项是关于GB《电动汽车用锂离子动力蓄电池安全要求》。意见稿中GB单体电池的要求,过放、过充、短路、加热、温度循环、挤压,一共五项安全测试,跟GB/T31485-2015的10项测试要求相比,减少了4项。其中,单体电池的针刺要求也在GB里面取消了。也就是说企业可以自行选择针刺实验,并不作为强制性实验项目,详细参考将于2021年1月1日起开始实施的GB 38031-2020 电动汽车用动力蓄电池安全要求。

GB 38031-2020 车用电池安全新国标
GB 38031-2020 车用电池安全新国标

原文链接:https://blog.csdn.net/u010038194/article/details/106732596

最后修改日期:2020年6月15日