本文寫在疫情肆虐全球之時,2020年的經濟走向,相信很多人的沮喪跟我差不多。世界性的疫情讓"停擺"成了熱詞,"大衰退"幾乎已成定論。然而,2020年6月10日,壹則重磅消息震動了汽車圈兒,特斯拉的股票單價沖破了1000美元大關,其也超過豐田成為全球市值最高的車企,盡管後來股價有所回落,豐田也就此事件頗有微詞,但無容置疑,特斯拉作為未來的代表,成為全球投資者的信心所在。
作為壹家新創不到二十年的車企,特斯拉上市十年,最高股價較最初的發行價17美元已經上漲了60倍,市值也壹路超過福特、通用、寶馬、戴姆勒、大眾等傳統車企,現在又無限逼近市值最高的車企豐田。2020年疫情爆發以來,標準普爾500指數和道瓊斯工業平均指數分別下跌了4.6%和11%,特斯拉股價卻累計上漲了121%。這,應該就是"新能源=未來"的力量吧。
然而正當這個消息轟炸互聯網的時候,中國的兩家新能源相關企業——比亞迪和寧德時代,卻在關於"電池針刺實驗"展開口水戰,要知道它們可是國內動力電池的TOP2企業,而"口水戰"因何而起,我們又應該如何去理解呢?今天來簡單扒壹扒……
"口水戰"突發,背後角力的重點在哪裏?
事件的起因是,"3月29日,'刀片電池'發布會上,比亞迪展示了壹段不同動力電池的針刺測試對照視頻,包含三元鋰電池、磷酸鐵鋰塊狀電池與刀片電池的對比針刺試驗,結果刀片電池取得"完勝"。視頻顯示,在針刺測試中,比亞迪的刀片電池在安全性方面甩出三元電池n條長安街。很明顯,這個視頻被指針對國內三元鋰電池巨頭——寧德時代。
5月11日,寧德時代2019年業績說明會上,董事長曾毓群回應提問時表示,公司三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池都有通過針刺測試,在電芯級別、模組級別、系統級別都有領先的安全特性,這顯然是在回應壹個多月以前比亞迪發布會上的"針刺實驗",業界也就此聞到了火藥味,而比亞迪方面的回應則是,高層在朋友圈發出的戰書:不服來紮!
5月21日,微博認證汽車博主的"小魚鋰電",用購買來的寧德時代8系和5系的三元鋰電池,按照GBT?31485-2015的行業標準做了針刺實驗,均出現了劇烈的自燃現象。而且這位博主產生質疑,當鋼針刺入電池之後,電池的鼓包和劇烈燃燒,視頻顯示,電池出現鼓脹並伴隨劇烈燃燒。瞬間,網上輿論壹片嘩然。
5月22日-25日,坐不住的寧德時代,連續三天發布微博,從電池包外殼的安全性、三元電芯針刺安全測試,以及動力電池標準,回應了外界對三元電池安全性的質疑。
該視頻中,寧德時代用三元電池包做穿刺,結果測試中鋼針折斷。寧德時代表示,針刺試驗只是模擬電池失效並自然的測試之壹,況且實際使用中,真正遇到針刺情況的幾率極小。做好電池包整體防護,對於提高電動汽車安全更為重要。相比鐵鋰電池,三元確實更易燃,但公司有成體系的安全解決方案,可以彌補這壹"先天劣勢"。
當然,也不是沒有人站出來替寧德時代說話,比如這位叫@David工科男的博主。
目前新能源汽車市場常用電池是三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池,國內主打上述兩種電池的分別是寧德時代與比亞迪。關於"針刺測試",寧德時代方面認為,技術上電池包層面有更優化的安全解決方案,單體電池針刺測試的實際需求不復存在。比亞迪方面則認為單體針刺實驗不能避免熱失控,成組或整包的安全性得不到保證。
那麽,什麽是針刺實驗呢?
電池安全事故多是因為發生了熱失控,而熱失控有很多誘發因素,"針刺實驗"就是來模擬這些熱失控誘因的壹種方法,是非常有效也非常嚴酷的壹種熱失控測試方法。如上圖,"針刺測試"是將充滿電的電池放在壹個平面上,用鋼針沿徑向將電池刺穿。要求測試電池不起火、不爆炸,,是通過測試讓電池內部短路,觀察電池熱失控程度,也是驗證汽車電池安全的壹項比較嚴苛的測試方式。比亞迪在發布會上的實驗視頻,就是要說明在這種極端的情況下,磷酸鐵鋰的刀片電池在安全性要大幅度超過三元鋰電池,於是也就傷及了三元鋰電池的生產冠軍寧德時代。
然而,必須看到的是,在最近壹次的國標修訂中,"針刺實驗"僅被作為推薦標準,而不是強制標準。2020年5月12日,國家發布GB30381-2020《電動汽車用動力蓄電池安全要求》。刪除了電池單體針刺測試,增加了電池系統熱擴散試驗。新的要求提出電池包或系統在由於單個電池熱失控引起熱擴散、進而導致乘員艙發生危險之前5分鐘,應提供壹個熱時間報警信號。
新標準也對熱擴散試驗給出了兩種觸發熱失控的推薦方法,就電池包或系統中的電池單體,壹個是加熱觸發熱失控,另壹個就是針刺觸發熱失控。制造商可以任選其壹,也可自行選擇其他方法來觸發熱失控。這意味著針刺觸發實驗,僅僅作為壹個推薦測試標準來驗證電池熱失控情況。
比亞迪為啥要以"針刺"方式挑起罵戰?
所謂"國標刪除了針刺實驗",事實上是對三元鋰電池的友好舉動,因為這種材料活性高,通過針刺測試的難度較大,達到分解溫度後還會釋放氧氣,進而會加速高溫作用下的連鎖熱失控。穿刺實驗標準對三元鋰電池芯來講,過於苛刻了,而據稱在實際使用中很難出現電芯穿刺的情況,因此國標取消了這項測試。
我覺得應該是多方企業政策遊說的結果,不必要糾結是不是寧德時代推動了這樣的結果,畢竟比亞迪也做三元鋰電池。
回歸到針刺實驗本身,很明顯,寧德時代和比亞迪就此發生的"口水戰",其實就是技術流派之爭。在不少分析人士眼中,磷酸鐵鋰電池(暗指比亞迪刀片電池)更容易通過針刺不是因為技術先進,而是因為材料本身熱穩定性好,但對能量密度更高的三元電池而言,針刺是個挑戰,可以說任何壹家企業用三元鋰的單體電芯做穿刺實驗都會起火,但這個挑戰並非過不了,比如通過壹個安全性更高的電池PACK框架來保護,寧德時代就是通過堅固的電動包框架來保護電芯,而比亞迪選擇使用更加穩定的電池材料來保障整個電池組安全性。
還是回到事件的起點——那場"針刺電池"的發布會,比亞迪為何要做這樣壹個實驗?我覺得最核心的目的就是要"強推"刀片電池,進而重新找回幾年前自己因為磷酸鐵鋰而在車用動力電池領域的霸主地位。
因為三元鋰電池盡管確實是寧德時代的天下,但也不是說比亞迪就不產了,目前市面上的BYD純電動車都是裝的三元鋰電池,何況現場試驗還有壹塊傳統的磷酸鐵鋰電池。為什麽是"強推"呢?比亞迪這是要以"揮刀自宮"的方式徹底和過去說拜拜的節奏!
既然在發布會這樣的場合做實驗,比亞迪就是想用真實視頻的方式來公眾印證刀片電池的安全性如何超群。發布會上,比亞迪董事長王傳福強調了路線之爭,並稱要"改變行業對三元電池的依賴,將動力電池的技術路線回歸正道"。?從測試結果看,鐵電池獲勝:三元鋰電池,劇烈燃燒,表面溫度超過500℃,電池表面的雞蛋被炸飛;比亞迪刀片電池無明火、無煙、表面溫度30-60℃,雞蛋無變化。
刀片電池,牛在哪裏?
不可否認,比亞迪強推刀片電池,目的就是要重構國內動力電池格局。那麽,刀片電池究竟牛在哪裏,讓比亞迪"膨脹"到了這個地步?
首先是價格便宜,能夠有效降低動力電池的裝機成本。此前,比亞迪旗下弗迪電池副總經理從表示,刀片電池的成本至少將低於600元/kWh,而之前其"宿敵"寧德時代磷酸鐵鋰電池包,成本接近100美元/kWh(約合人民幣708.5元/kWh),假設比亞迪將50%的動力電池換為刀片電池,將節省12.8億元成本。不僅如此,刀片電池在續航方面也可比肩三元鋰電池,按照規劃,搭載刀片電池的電動汽車續航裏程有望達到800km。
而能夠得到如此漂亮的結果,刀片電池選擇是讓空間效率提升到極致的路線。刀片電池之所以得名,其用96厘米、寬9厘米、高1.35厘米的單體,通過陣列的方式排布在壹起,就像"刀片"壹樣插入到電池包裏面,成組時跳過模組和梁,減少了冗余零部件,形成類似蜂窩鋁板的結構,這便是比亞迪的獨門秘籍——刀片電池。
為什麽我們會把電池做到1米?這是為了解決磷酸鐵鋰電池的體積能量密度低的問題,要把電池內部空間利用到極致,過程需要不斷增加電池單體的長寬比,並同步解決由此產生的消耗、電路密度及快充問題。相比上壹代動力電池,刀片電池的零件數量從1236件減少至756件,不僅體積能量密度有所增長,利用率也由原先的40%增長至60%。
顯然,刀片電池減少了三元鋰電池因電池安全和強度不夠而增加的結構件,從而減少車輛的重量。因此,刀片電池的單體能量密度雖然沒有三元鋰電池高,其續航能力卻可與主流三元鋰電池媲美,也就達到了以更安全的電池材料、更低的成本達到與三元鋰電池同等的續航結果,這便是比亞迪關於"刀片電池"的自信所在。
了解到這壹步,相比已經打雞血般推廣"刀片電池",打算依靠磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池打壹場翻身仗的比亞迪,筆者內心還是有些小失望的,首先這個電池結構,當然有其科技創新之處,比如提升體積能量密度等等,但歸根到底還是在電池包成組效率上做文章,而非顛覆性的提升電池單體的能量效率,所以它的技術壁壘性和對於行業的顛覆性,遠沒有達到"雞血"的程度。
所以,論戰還沒結束……
對於新鮮事物,大家往往壹開始的思路總是以批判或者質疑為主的,所以"刀片電池"惹來的新話題還在層出不窮,相比三元鋰電池,磷酸鐵鋰能量密度不高、低溫性能差等問題不斷被提及,而加入第二輪論戰的是理想汽車的老板李想,他在微博上質疑刀片電池的低溫性能和重量,比亞迪的高層也壹壹做了回應。所以,這款電池究竟表現如何,還要等到實際裝車之後再看了。
本文來源於汽車之家車家號作者,不代表汽車之家的觀點立場。