消費(fèi)者對于電動車安全性的擔(dān)憂,實(shí)際上有一部分是來自于對動力電池安全性的未知,為了檢驗(yàn)電池的安全性,國家也出臺了相關(guān)測試標(biāo)準(zhǔn)。其中,電池穿刺實(shí)驗(yàn)就是一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)較高的安全測試。
網(wǎng)友自行進(jìn)行穿刺測試
為了驗(yàn)證三元鋰電池能否通過針刺測試,有網(wǎng)友進(jìn)行了一次硬核的三元鋰電池穿刺實(shí)驗(yàn)。據(jù)博主@鋰電大全小魚介紹,其進(jìn)行穿刺實(shí)驗(yàn)的電池為寧德時代811三元鋰電池單體,電池容量234a電壓4.14v(滿電為4.2V),穿刺鋼針直徑7毫米,穿刺速度25mm/s,執(zhí)行GB/T 31485標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行穿刺測試。
隨后開始進(jìn)行穿刺實(shí)驗(yàn),從實(shí)驗(yàn)畫面中可以看出,從鋼針剛穿刺電池后,電池內(nèi)部就發(fā)生了劇烈膨脹現(xiàn)象。而后,電池單體瞬間爆炸,同時伴隨有起火現(xiàn)象,電池開始劇烈燃燒,電池內(nèi)部物質(zhì)向外噴射而出。很顯然,該款三元鋰電池單體沒能通過穿刺測試。
不過穿刺測試確實(shí)是相對比較嚴(yán)苛的測試方法,在日常駕駛中,哪怕發(fā)生比較嚴(yán)重的交通事故,也很難觸發(fā)這個場景。
811電池是什么?
我們俗稱的811電池是NCM811三元鋰電池,即正極材料中為鎳鈷錳,同時含量比例為80%:10%:10%的三元鋰電池,是目前最高能量密度與最高技術(shù)含量的鋰電池。由于NCA電池技術(shù)壁壘高,且日企壟斷了NCA材料市場,中國電池制造商在多重因素下,大多選擇NCM路線。
而使用NCM811電池的主要目的就是提升能量密度?,F(xiàn)在多以523和622型為主,單體能量密度在200Wh/kg,而NCM811電池一舉突破300Wh/kg,相當(dāng)于能量密度提升了50%,這相當(dāng)于同樣體積的電池倉,可以攜帶更多的鋰電池,或者大幅降低鋰電池質(zhì)量。
此外,811電池的成本也相比其他電池要更低,因?yàn)殁挼某杀疽恢痹谏蠞q,減少鈷的含量就可以降低生產(chǎn)成本。在使用811電池后,普遍成本可以降低8%的成本。以特斯拉Model 3為例,它使用的2170電芯將正極材料中所需鈷的含量降低到 10%以下,甚至低于其他電池產(chǎn)商生產(chǎn)的下一代NCM811電池中鈷含量。
當(dāng)然,凡事有利就有弊。811電池存在的安全隱患也要比其他電池更大。隨著鎳含量的提高,正極材料的穩(wěn)定性隨之下降,在遇到高溫、外力沖擊等情況時,高鎳電池會存在安全隱患,且高鎳電池充電時產(chǎn)氣會導(dǎo)致電池鼓脹也是一個待解的問題。作為應(yīng)用到汽車產(chǎn)品中的關(guān)鍵部件,高鎳產(chǎn)品在安全方面仍然需要有更大程度的改進(jìn),可以說這是未來三年要努力克服的問題。
不過值得一提的是,不光811電池不能順利通過穿刺測試,由于三元鋰電池的特性,至今沒有任何一款鋰電池可以順利通過該測試。
根據(jù)工業(yè)和信息化部公布的GB 30381-2020《電動汽車用動力蓄電池安全要求》中,特別提出了電池系統(tǒng)熱擴(kuò)散試驗(yàn),要求電池單體發(fā)生熱失控后,電池系統(tǒng)在5分鐘內(nèi)不起火不爆炸,為乘員預(yù)留安全逃生時間。
哪些車搭載了811電池?
前幾天,廣州市的一臺廣汽新能源Aion S汽車在無充電的情況下突然著火,且火勢兇猛并伴有濃煙,著火點(diǎn)或位于后尾箱,并可聽見小程度的爆炸聲。
盡管目前尚不清楚是否起火原因,但這臺車就搭載的是811電池,這讓Aion s的電池能量密度達(dá)到了180Wh/kg,在電池組容量為58.8kWh的情況下,便可以輕松突破500km續(xù)航大關(guān)。
此外寶馬X1插電混動版本、蔚來ES6、吉利幾何A,以及剛剛上市的小鵬P7等車型,均搭載了NCM811電池,換句話說,如果想要實(shí)現(xiàn)更長的續(xù)航表現(xiàn),搭載811電池似乎是最快、成本最低的方案。
當(dāng)然,811電池的安全性就像當(dāng)年被詬病無數(shù)的雙離合變速器一樣,盡管天生就存在缺陷,但憑借著其他方面出色的表現(xiàn)依然無法令人拒絕,未來如何在續(xù)航、成本、安全等方面做出綜合考慮,對汽車廠商來說,也是一個值得思考的問題。
此外,未來三元高鎳材料的安全性可以通過材料改性優(yōu)化、表面包覆、調(diào)整電解液和負(fù)極材料等方式來逐步解決。而另一方面,動力電池包內(nèi)的其他設(shè)備也在進(jìn)步,比如電池管理系統(tǒng),比如各種傳感器等等,它們也能彌補(bǔ)一部分電池在安全性能方面的不足。不過,想要讓811電池安全性有質(zhì)的飛躍,肯定還有很長的一段路要走。