宁德时代和比亚迪隔空互怼:一根钢针能否决定电池安全?

近日来,动力电池电池圈热点不断,继广汽新能源、蜂巢能源相继推出石墨烯电池、无钴电池抢先布局下一代动力电池技术之后,国内动力电池两大龙头企业——宁德时代、比亚迪之间又因“一根钢针”上演了一场隔空互怼的“戏码”,引来无数人围观。

由一根钢针引发的争论

这一切还需从今年3月29日比亚迪刀片电池发布会开始说起。

一场以“出鞘,安天下”为主题的发布会,比亚迪在向世界推出的刀片电池的同时,还展示了一段不同动力电池电芯的针刺测试对照视频。借用比亚迪股份副总裁、弗迪电池董事长何龙于发布会上的观点便是,“电池的针刺测试,就像我们攀登珠穆朗玛峰这个难度。”也正是在这场犹如攀登珠穆朗玛峰式的测试中,刀片电池以无明火、无烟,表面温度30℃-60℃,鸡蛋无变化的测试结果遥遥领先于三元锂电池及磷酸铁锂电池。

比亚迪刀片电池无明火、无烟,表面温度30℃-60℃;图片来源:比亚迪官方

借此,比亚迪于发布会上直言,“将把自燃这个词从新能源汽车的字典中彻底抹掉”、“改变行业对三元电池的依赖,将动力电池的技术路线回归正道”等观点。于是,当发布会结束之后,众人便开始期待以三元锂电池见长的动力电池行业巨头宁德时代的回应。

不过,这个回应似乎比想象中慢了很多,直至1个多月后的宁德时代业绩说明会上,宁德时代董事长曾毓群才回应称,“刀片电池是宁德时代2016年量产的CTP结构创新概念中的一种,目前我们选择并量产了CTP结构创新里最优的几种,如CTP-0、CTP-1、CTP-2,且已在商用车、乘用车上实现了多项产品的应用。”

同时,他还进一步指出,“电池的安全和电池的滥用测试是两回事,但有些人把滥用测试的通过等同于电池的安全”。需要注意的是,这里所指的“滥用测试”是一个专业名词,包含挤压(crush)测试和针刺测试(nail penetration)测试,而非我们平常所说“滥用”。

曾毓群说,“我们要关注真正的市场安全,我们的设计、生产、检测等安全措施都要集中在市场的汽车碰撞、汽车充电、汽车进水、汽车结露、电池包设计、电芯设计制造等全场景、全周期、全方位、全系统安全。”

当晚,比亚迪汽车销售公司副总经理李云飞在微博发文表示,“不服?那也来扎一下吧!”

于是,便有了宁德时代5月22日、5月23日连续两日的测试视频。值得注意的是,5月22日晚,宁德时代发出的视频显示,用钢针尝试穿刺宁德时代的三元锂电池包,钢针并没能穿透电池,而是被保护电池的钢板折断了。也因此,引发网友的一片群嘲。

图片来源:宁德时代官方微博截图

不过很快,宁德时代第二则测试视频中,分别展示了自家5系、8系两款三元电芯的针刺实验过程,且均完成针刺后未发生起火、爆炸。同时,宁德时代在视频最后抛出一个问题,“宁德时代早在2017年就已掌握三元电芯通过针刺测试的技术,但是为什么没有推广?通过针刺测试=电池安全吗?”

一根钢针能否决定电池安全?

在回答这个问题之前,首先我们需要了解,何为电池针刺实验?以及针刺实验是否具有普适性?

对于动力电池针刺实验,中国科学院院士、中国电动汽车百人会副理事长欧阳明高曾这样解释,电池安全事故就是发生热失控,热失控有很多诱发因素,针刺实验就是来模拟这些热失控诱因的一种方法,它是非常有效也非常严酷的一种热失控测试方法。

测试原理,便是通过针刺实现动力电池内部正负极出现短路,引起热失控,借此来验证电池在非正常工况和极限条件下的安全性。

但需要指出的是,“随着动力电池设计、成组等方面的发展,电池被钉子等外部尖锐异物刺穿的可能性几乎为零。”盖世汽车研究院资深分析师指出。据了解,如今的动力电池包几乎均采用20mm厚的铝型材做外壳,结实耐用、并且防腐蚀,普通小钢钉等外部尖锐物无法刺穿这一外壳,很难有机会刺到内部的模组和电芯。这也是宁德时代5月22日“针断了”视频的核心观点。

关于这点,比亚迪销售有限公司总经理助理杜国忠也承认,针刺是针对极端条件场景下的测试,一般情况下不会发生,且现在所有的电池包都有高强度的壳体保护,消费者不用太担心。

因此,宁德时代内部人士指出,“现实状况下,电芯被针刺的情况不会发生,电池包底部‘钝刺’和挤压才是更符合真实场景的测试方式,目前各车企和电池企业都已将底部球击测试纳入实验要求。”

在由工信部制定的并于2020年5月12日正式发布的《电动汽车用动力蓄电池安全要求》中,也将电池单体针刺测试删除了,转而与加热触发热失控一起作为触发热失控的两种推荐测试方法,供制造商选择。同时,增加了电池系统热扩散试验,要求电池包或系统在由于单个电池热失控引起热扩散、进而导致乘员舱发生危险之前5分钟,应提供一个热时间报警信号。

图片来源:《电动汽车用动力蓄电池安全要求》截图

作为这一国标的起草单位之一,宁德时代在5月25日发表了自己的看法,“从观念上说,国外整车厂对于整车安全的共识已由单体安全转向系统安全。电池的安全贯穿在电池的整个使用过程中,是一项系统工程,包括电池的单体设计、系统集成、动态监控和系统防护等。因此,我们把重点放在了电池的整体安全上,确保产品在生命周期的每一个阶段都是安全的,从实际意义上真正提高电池的安全性能。其次,从技术上说,电池包层面有更优化的安全解决方案,单体电池针刺测试的实际需求已不复存在。”

宁德时代还进一步指出,“针刺是否通过已不重要,关键要看单体热失控后,系统是否可以控制热失控的蔓延,为各类电池的安全应用设定了基本门槛。”

尽管如此,我们仍无法否认针刺实验对于动力电池安全检验的意义和重要性。欧阳明高认为,“不管法规怎么变,它都是我们进行电池产品开发、电池性能检验的一个非常重要的手段。”

比亚迪股份董事长兼总裁王传福亦坚持,“比亚迪不管别的国家或者别的地区有不同的一些标准,但作为比亚迪内部评估来说的话,我们还是坚持用电动车电池里面最苛刻的标准来衡量我们的电池。”

“一根钢针”的背后是技术路线之争

近年来,我国新能源汽车产业发展迅速,2019年产销量分别达到124.2万辆和120.6万辆,连续多年居世界第一。但伴随电动汽车保有量不断增加的是电动汽车自燃事故发生频率的正比攀升,电动汽车的安全问题成为阻碍我国新能源汽车快速发展的关键因素之一。

图片来源:宁德时代官方

过去十余年间,动力电池经历了磷酸铁锂和三元锂电池主导的两大时代。“从化学材料的构成来看,磷酸铁锂电池材料本身的热稳定性更好,三元电池能量密度更高,二者的优缺点都是很明显的。”有业内人士对盖世汽车表示。

成本更低、安全性更高,但能量密度难以提升导致磷酸铁锂电池在近年来的政策引导下,不敌能量密度更胜一筹的三元锂电池,装机量退居二线。能量密度与电池安全,便成为当下新能源汽车高速发展背后难以调和的矛盾。

“正是对电池能量密度不切实际的追求,彻底带偏了动力电池行业的发展路线,并且让新能源乘用车的安全口碑付出了极其惨重的代价。”王传福说道。

与三元锂电池相比,在材料热稳定性有着明显优势的磷酸铁锂,再加上刀片电池特殊的结构设计所带来的更长续航里程、更小体积,让王传福有了喊出“将改变行业对三元电池的依赖,将动力电池的技术路线回归正道”的底气。

不过,正如前文所说,这一模组结构并非比亚迪所特有,宁德时代的CTP结构也已投入量产。据悉,国产特斯拉Model 3搭载的便是采用了宁德时代CTP技术的磷酸铁锂电池,届时关于宁德时代和比亚迪的较量也将从动力电池本身,升级至比亚迪汉、国产Model 3上。

此外,据了解,宁德时代的测试视频还有第三季,大胆猜测或是针对采用了CTP技术的磷酸铁锂电池。如是,这无疑将双方的技术路线竞争拉回到了磷酸铁锂领域中,估计后续“比宁”之战会更精彩。