论电池的突破困难

穿刺试验——电池领域里的巅峰对决


2020年,电池界两大“王者”——刀片电池和三元里锂电池,都进行了穿刺试验。


“穿刺试验”就是用一根大直径钢针,刺穿电池,来模拟电池短路,进而触发热失控,实验要求电池被刺穿后,1小时内不爆燃、不起火,才算通过测试。


这是全球目前为止,最严苛的电池安全测试方法。


实验结果显示:穿刺后的三元锂电池迅速剧烈燃烧,温度瞬间超过500℃,起火有烟,电池表面的鸡蛋被炸飞;


而刀片电池被穿刺后,就像没事发生一样,表面温度30~60℃。


虽然都是锂电池,却有如此大的区别,并不是质量问题,而是因为两种电池走的是完全不同的路线。


1.安全性

三元锂电池,所谓的“三元”,并不是卖三块钱的锂电池。而是钴酸锂、镍酸锂和锰酸锂的组合,这三种化学物质把“锂”从正极“弹射”到负极形成电流。

钴和锰比较稳定,镍却是个暴脾气。

碰撞、震动、温度过高、过度充电、进水……等原因,都会刺激“镍”,

让它到处乱跑,最后发生“热失控”——也就是常说的电池爆炸。

(2021年5月10号,合肥一电梯内发生电车电瓶爆燃,导致5人被烧伤,电瓶爆燃后烟火如此之大,很有可能就是三元锂电池)

而刀片电池其实就是磷酸铁锂电池,它是靠“弹射”铁离子,来产生电流,由于“铁”的稳定性非常好。

所以这种电池的安全性是杠杠的,几乎不会发生热失控(电池爆炸)。

三元锂电池在250℃到300℃的温度就可能发生分解和爆炸,而磷酸铁锂电池在温度超过600℃才会发生分解。


2.使用寿命

磷酸铁锂可以充电3500次才衰减至强制更换的界限80%,而三元锂充电2000次左右,就已经衰减至限定值了。


3.能量密度

    三元锂电池最大的优点是,它的能量密度比磷酸铁锂电池高,也就是说三元锂电池的续航能力更强,跑的更快。

      而“刀片电池”的出现,解决了磷酸铁锂电池能量密度低,这一问题。

    之所以叫“刀片电池”,就是把传统的块状电池,做成了扁平长条形,单个的电池看着就像大砍刀,长度可以根据车身宽度打造,但它的厚度却只有一根指头粗细,形状就和刀片差不多。

      这样做成的单体电池,空间利用率就很高了,电池包可以放下更多的电池,能量密度比传统的铁锂电池提高了50%

    而且窄而薄的形状,提供了更大的散热面积。同时排布形式本身又可以提供支撑,充当结构件。这进一步增加了电池包的安全。

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