钜大LARGE | 点击量：792次 | 2021年06月11日
不懂这些知识，“电池技术”之争的瓜你可能都吃不明白
近日，汽车圈被一根针搅动，引发了一系列连锁反应。宁德时代与比亚迪“隔空互怼”，让车圈人士吃了一连串的瓜。不可否认，比亚迪完好无损的鸡蛋和宁德时代断掉的钢针，可能会在广大消费者心中留下一些疑问。而在这背后，是备受关注的动力锂离子电池安全问题，以及新能源汽车未来的发展前景。
吃瓜前先了解下什么是三元锂离子电池、磷酸铁锂离子电池和刀片电池？
这颗为吃瓜大戏埋下的种子，要先从三月份比亚迪的“刀片电池”公布会说起。为了证明刀片电池的安全性，比亚迪公布了三元锂离子电池、磷酸铁锂离子电池和刀片电池的针刺试验视频。
从针刺试验的结果来看，三元锂离子电池出现剧烈燃烧，表明温度超过500℃，电池表面的鸡蛋直接被炸飞；传统磷酸铁锂离子电池无明火出现，表面温度达到了200~400℃，鸡蛋被烤焦；比亚迪刀片电池没有明火出现，温度仅在30-60℃之间，鸡蛋依旧完好如初。这场公布会成功让消费者记住了比亚迪刀片电池上完好无损的鸡蛋，更收获了刀片电池性能安全的好印象。
其实，“刀片电池”这个称呼，是在比亚迪公布会上的提出的。据了解，之前电动汽车动力锂离子电池重要是以磷酸铁锂离子电池和三元锂离子电池为主，两者的差别在于正极材料的不同。磷酸铁锂离子电池，采用磷酸铁锂（LiFePO4）作为正极材料；三元锂离子电池，一般是指采用镍钴锰酸锂（NCM）或镍钴铝酸锂（NCA）三元正极材料的锂离子电池，外界经常说的“523”、“811”则代表镍钴锰三种元素的配比。
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
至于刀片电池，通俗点儿说，就是超级磷酸铁锂离子电池。新能源汽车上的电池，是把电芯（Cell）组装成为模组（Module），再将模组安装在电池包（Pack）里，形成了“电芯-模组-电池包”的模式。刀片电池的创新之处在于电池生产和工艺的迭代与进化，取消了模组，在同样的空间内可以装入更多像刀片相同的单体电芯，能量密度自然就得到了提升。它的横空出世，让外界意识到，动力锂离子电池在满足安全，低成本的前提下，还能将能量密度显著提高。这给磷酸铁锂离子电池带来了高光时刻。
根据比亚迪的官方消息，首个搭载“刀片电池”的比亚迪汉EV纯电动轿车，电池系统能量密度达到了140Wh/kg。比亚迪股份有限公司董事长兼总裁王传福曾透露，计划在未来两年内规划单体能量密度提升至180Wh/kg，系统能量密度提升至160Wh/kg，由此能够使得单位生产成本下降30%。
不甘示弱的宁德时代，发展到什么水平了？
在2019年度业绩说明会上，宁德时代对外界关心的刀片电池和针刺试验作出了说明。宁德时代董事长曾毓群表示：“刀片电池是我们2016年量产的CTP（CellToPack）结构创新概念中的一种，我们已经选择并量产CTP结构创新里最优的几种，比如CTP-0、CTP-1、CTP-2。”他还提到，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。
这两句看似稀松平常的话被吃瓜群众看作是比较亚迪的“隔空互怼”。三元锂离子电池的安全问题，本身就比较敏感。在双方一来一回的“互怼”后，宁德时代为了自证三元锂离子电池安全——证明三元锂离子电池能够通过针刺试验，也公布视频作为回应。
在宁德时代公布的第一段三元电池包针刺试验视频中，钢针以25mm/s刺向电池包，接触后钢针竟然断了。随后，宁德时代又公布了三元电芯通过针刺测试的视频。并表示其实，宁德时代在2017年就公布了5系和8系电池通过针刺试验的视频。由于两次针刺试验都没有模拟出电池内部短路的情况，只是证明了能够防止外部碰撞等不利因素，这让一部分消费者纷纷表示不买账。
而在消费者购买同款电池做的实验中，宁德时代的电池在被刺穿的瞬间着起大火。有业内人士猜测，或许宁德时代并未将该技术应用到市售版本中，安全技术最重要的落脚点在于能否应用于量产。
随后，宁德时代在官方微博公布了《有关动力锂离子电池标准的一些认识》，内容包括三元和铁锂离子电池分别满足不同市场的需求；目前国际认知从电池单体安全转向电池系统安全；我国标准的重心在转向电池系统安全等三点内容。
或许，宁德时代的不甘示弱来自于在与同一技术路线的方形电芯比较中，其已实现NCM811电芯的量产，能量密度与其他三元电池厂商相比具有优势。除此之外，宁德时代已具备量产条件但尚未配套车型的电芯的能量密度达到304Wh/kg，正逐步收窄与松下NCA的能量密度的差距。宁德时代现有的三元NCM523电芯搭载CTP技术后，电池包的能量密度也可从140Wh/kg提升10%-15%，至154-161Wh/kg。
“比宁”大战，争的是什么？
为何两大龙头公司对针刺试验如此敏感？说到底，还是触到了新能源汽车产业发展的神经——电池安全问题。针刺试验是目前模拟锂离子电池内短路最常用的一种手段，通过将5mm的钢针插入到锂离子电池内部，引起正负极之间的短路，在局部出现大量的热量，从而实现对锂离子电池内短路的模拟。若电池被刺穿后5分钟内未发生燃烧或爆炸，则可以判定通过测试。
在我国科学院院士欧阳明高看来，新能源汽车安全事故的本质是电池热失控问题。其中，内短路又是电池热失控的共性环节，机械变形、挤压、撕裂，隔膜破裂、过充过放、极端过热等各种各样的原因都可能出现不同类型的内短路。至于针刺试验，则是曾毓群提到的电池“滥用测试”中的一个小环节。挤压、短路、过充等都属于“滥用测试”的范围。因此，电芯通过了针刺试验，并不代表电动汽车电池的绝对安全的；电芯通不过针刺实验，也不能说明不安全。
在清华大学动力工程与工程物理博士张抗抗看来，讨论电动汽车电池安全性的时候，要分为电芯、模组、电池包、功能安全4个层面。其中，电芯本体安全只是其中一个层面，而针刺安全性更只是其中的一个方面。
目前，宁德时代的核心技术集中在三元锂电，而比亚迪在磷酸铁锂方面积淀更多，两种动力锂离子电池的性能各有侧重。磷酸铁锂离子电池材料本身热稳定性好，但能量密度低于三元锂离子电池；三元锂离子电池（镍钴铝电池或镍钴锰电池）能量密度比较高，低温性能出色，但化学性质不够稳定。因此，两种电池的性能是由材料本身的特性所决定的。
宁德时代与比亚迪的“较量”已经由来已久，在外界看来，这场“比宁”大战可以理解为是动力锂离子电池路线之争。其实，自从去年国产动力锂离子电池行业结束了5年的“白名单”准入制度之后，包括LG化学、松下、三星SDI等海外对手已经深度参与到我国动力锂离子电池市场的竞争中了。根据我国汽车动力锂离子电池产业创新联盟公布的2020年四月份动力锂离子电池月度数据，前四个月，宁德时代和比亚迪分别排名第一和第二，装机量分别为4.56GWh、1.52GWh，松下和LG化学紧随其后，装机量为0.76GWh和0.72GWh。很明显，目前我国动力锂离子电池行业竞争局面已经从“比宁”之争，转变为中日韩电池之争。
从新能源汽车产业发展来看，做大做强整个产业，才能使包括比亚迪和宁德时代在内的公司得到更长远的发展。三元锂离子电池与磷酸铁锂离子电池这两条技术路线，在产业发展过程中，除了竞争关系，也是互补。针对不同的场景应用不同的技术路线，双管齐下或许是更好的选择。趁着这次机会，消费者对动力锂离子电池技术发展情况也有了更多了解。最后，除了吃瓜，有关电池的知识你get到了吗？
