比亚迪宁德时代针刺之争背后:安全策略与手艺门路

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最近一根钢针搅动了动力电池江湖。 

2020年3月份之前,动力电池针刺测试只停留在纸面,大部分人很难见到这一的场景。 

然则5月以来,人们可以频仍看到比亚迪、宁德时代和网友针刺电池的测试。甚至引发了比亚迪、宁德时代的“口水战”。 

人们关注针刺测试,由于其在一定程度上检测了电芯的平安性。而动力电池的平安,牵动了新能源汽车业内及消费者的神经。 

到底针刺测试和电池平安是怎样的关系?要若何熟悉针刺测试?这次针刺测试之争背后,真正较量的气力是什么? 

为此,《电动汽车观察家》采访了直播针刺测试实验的引发舆论升级的网友“小鱼锂电”、业内专家,第三方测试机构,完整还原比亚迪、宁德时代之争的前因后果,并试图解读三方“口水战”背后的利益纠葛。

1、从一次标榜平安的广告,演变为比宁之争 

故事还要从比亚迪刀片电池公布会提及。

(1)比亚迪出招针刺试验 

今年3月29日比亚迪公布了磷酸铁锂刀片电池,为了强调铁电池的平安性,比亚迪第一次祭出电池的针刺测试。 公布会上,比亚迪董事长王传福强调了门路之争,并称要“改变行业对三元电池的依赖,将动力电池的手艺门路回归正道”。

从测试效果看,铁电池获胜:三元锂电池,猛烈燃烧,外面温度跨越500℃,电池外面的鸡蛋被炸飞;比亚迪刀片电池无明火、无烟、外面温度30-60℃,鸡蛋无变化。

比亚迪宁德时代针刺之争背后:安全策略与手艺门路

资料泉源:比亚迪刀片电池公布会

比亚迪祭出大招,业内都很期待宁德时代的反映。

(2)宁德时代回应:我们也有,但滥用测试≠平安 

机遇终于到了,5月11日下昼,宁德时代举行了2019年业绩网上说明会。有投资者提问宁德是否通过针刺测试,宁德时代副董事长潘健回应有通过针刺测试的产物;尔后宁德时代董事长提到电池平安和电池滥用测试是两回事,不能把滥用测试等同于电池平安。

比亚迪宁德时代针刺之争背后:安全策略与手艺门路

比亚迪宁德时代针刺之争背后:安全策略与手艺门路

资料来自:宁德时代2019年业绩网上说明会

而所谓的“有些人”,自然会让人想到将滥用测试搬上荧幕的比亚迪。 

5月11日晚,比亚迪汽车销售公司副总经理李云飞揭晓微博:“不平?!那也来扎一下吧!针刺是难度最大的,堪比登珠峰!珠峰都登得了,其他峰一定都登遍了!”

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(3)网友针刺宁德时代三元8系电池:“炸了”

宁德时代并没有接招。但在民间,一场针对宁德时代三元电池的测试正在酝酿。 

宁德时代回应穿刺后的一天,一个比亚迪汉准车主群发生了一次猛烈的打骂:“迪粉”对宁德时代能够通过电池针刺测试示意疑问。一位媒体小编回怼称,比亚迪电池成包后,也纷歧定能够通过针刺试验。 

为了平息这场争吵,群里的网友“小鱼锂电”提议,何不众筹个电池针刺下来证实一下宁德时代电池是否能通过测试呢?当即便发起了众筹针刺电池的流动。 

“小鱼锂电”告诉《电动汽车观察家》,此次流动共众筹了3500余元。拿到款子后,便着手准备针刺试验。 

首先是采买电池。“小鱼锂电”称,他从卖家那购置的是拆解电池,即从已售出的量产车型上拆下来的。电池仍然较新,查看参数并计算出能量密度在250wh/kg,确定是NCM811电池。 

然后采购一些配件。例如找相关职员定制台架、温度传感器、电压测试等相关装备。 

“小鱼锂电”称,为了相符现在仍在执行的GBT 31485-2015尺度,其定制的台架都是有要求的,例如要求φ5-8mm的钢针,他就定制为φ7mm;专门买推杆电机,尺度是25mm/s的推速;针刺角度设定在45°-60°的中心值上。

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资料泉源:GBT 31485-2015

一切停当后,便最先了其第一次的穿刺试验。效果,宁德时代的动力电池在穿刺中爆炸起火。

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资料泉源:“小鱼锂电”视频截图

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(4) 宁德敏捷回应 

一样平常对于外界骚动岿然不动的宁德时代迅速做出回应。5月22日晚,宁德时代发了一条微博:“是什么阻碍宁德时代做针刺测试?是手艺?是体质?是巨头的体面?不,是钢针!”

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资料泉源:宁德时代视频截图

该视频中,宁德时代用三元电池包做穿刺,效果测试中钢针折断。视频本意之一,是电池包足够坚硬,钢针基本不会刺穿。 

但视频一出,引发了网友群嘲:“年度最佳钢针,解决了世界性难题”“天才网友智商被按在水泥地上摩擦”…… 

不外,宁德时代另有后招。5月23日晚,宁德时代再次公布微博称,其早在2017年就已掌握三元电芯通过针刺测试的手艺,然则为什么没有推广?通过针刺测试=电池平安吗? 

随后,宁德时代微博附上对5系和8系电池举行了针刺测试视频,皆没有发生起火爆炸征象。

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资料泉源:宁德时代视频截图

(5)网友再刺宁德时代三元5系电池:又炸了

对此,“小鱼锂电”并不买账。5月24日,“小鱼锂电”再次公布微博称:宁德时代5系三元电池穿刺测试不着火?到底是道德的沦丧照样人性的扭曲。下面带人人走近科学,一起验证真伪。关注我,我带人人刺出一个新天地。 

“小鱼锂电”视频拍摄了对宁德时代5系电池的针刺测试,仍然以起火爆炸了结。

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资料泉源:“小鱼锂电”视频截图

(6)比亚迪和宁德时代互怼再升级 

“小鱼锂电”测试完5系的当天晚上,李云飞再次发微博质疑宁德时代针刺试验没有让电池短路。 

随后,疑似宁德时代员工 @David工科男揭晓了谈论,指出比亚迪李云飞两个手艺破绽,@David工科男以为,一是针刺测试不是为了让电芯短路,而是为了模拟发生热失控的概率;二是回应电压下降较小,疑似没有短路的质疑。

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“小鱼锂电”旋即向双方索要电池,称再次测试。  

@David工科男回复去欧洲找。

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随后 @David工科男这条微博被删除。 

李云飞给“小鱼锂电”的回应则是,建议等车辆量产可以去车上随机抽取,举行测试。

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资料泉源:李云飞微博

三方互动,让此次事宜影响再次扩大。 

5月25日晚,宁德时代官方微博揭晓了一篇《关于动力电池尺度的一些熟悉》,有相安无事的意图。宁德时代提出了三个看法,一是三元和铁锂各有特点,划分知足差别市场;二是国际认知从单体平安转向系统平安;三是中国尺度与国际律例周全接轨,重心转向系统平安。

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至此,影响较大的互怼事宜暂告一段落,三方都没有再出招。

(6)网友“小鱼锂电”何许人

网友“小鱼锂电”是这次互怼事宜的主要人物。“小鱼锂电”泛起的时机颇为凑巧,让人难免嫌疑,其是不是比亚迪的托儿?“小鱼锂电”示意,有这样的误会确实很正常,不外自己在做电池梯次行使,与比亚迪和宁德时代都没有什么关系。 

对于穿刺的目的,“小鱼锂电”池示意,“我就是给人人看一下,我不会谈论他这个电池怎么样,是什么样就是什么样,它炸了就炸了,人人能看到我也不需要我说什么。” 

电动汽车观察家》询问宁德时代和他穿刺效果为何差别时,“小鱼锂电”也有些不解,为了求证这一差异,他也与几位动力电池企业的工程师举行了相同,“工程师告诉我说,电池过穿刺,实在行业内都能搞定,它是通过掺杂一些其他的器械,对电池举行改性,然后就可以通过了,然则改性过的电池能量密度、寿命等种种参数都不太好,也就是说实验室里边做穿刺的电池和外边卖的电池纷歧样。” 

对于未来是否会继续针刺其他品牌电池,“小鱼锂电”给出了一定的回覆。 

“之前众筹的钱另有一些,又买了比亚迪NCM523和622还在路上,手里另有特斯拉的电池,后续还会继续针刺测试。”“小鱼锂电”说。

2、从国标中消逝的针刺测试

针刺测试是一项已经被最新强制性国标明文删除的测试要求(新国标2021年1月1日实行)。 

中国的动力电池针刺实验,是从尺度QC/T743-2006最先的。

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资料泉源:QC-T_743-2006_电动门路车辆用锂离子蓄电池_尺度稿

电气化资深工程师朱玉龙在《针刺实验的目的是什么?》一文中以为,在相当一段时间内里,针刺实验有助于改善电池的平安性设计,但同时把中国的电池手艺门路固化在磷酸铁锂门路上。 

而随着顶层计谋的改变,提高纯电动汽车的竞争力、提高能量密度成为生长的主要偏向。 

为了促进更高能量密度的三元电池生长,国标放弃了针刺试验。

比亚迪宁德时代针刺之争背后:安全策略与手艺门路

资料泉源:《电动汽车用动力蓄电池平安要求》报批稿体例说明

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比亚迪股份副总裁、弗迪电池董事长何龙在刀片电池公布会上直言,针刺测试作废的缘故原由:“三元电池过不了这个测试,那么我们国家就把从强制尺度把它拿掉了。” 

在最新版的强制性尺度中,针刺测试也确实被删除了。

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资料泉源:GB 38031-2020电动汽车用动力蓄电池平安要求

不外,倒是在对热扩散试验给出的触发烧失控的推荐方式中加以保留。

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资料泉源:GB 38031-2020电动汽车用动力蓄电池平安要求

固然,国际上保留针刺测试尺度另有不少。 可以看到,SAEJ2464、USABC、FreedomCAR和AIS-048等尺度仍然保留了针刺测试。

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资料泉源:《A review of international abuse testing standards and regulations for lithium ion batteries in electric and hybrid electric vehicles》2017年,最后一个中国的针刺要求,就是前面提及一已经失效的QC-T_743-2006

不外,在国际上,上述要求针刺的尺度大多停留在行业尺度层面,不是强制尺度。而企业往往凭据自身需求设定测试尺度。 

在电动汽车平安全球手艺律例(UN GTR 20)中也没有列入单体针刺测试。 

可见,电芯针刺测试,已经不是行业普遍要求的测试项目。若是某个电芯在普遍要求的测试中通过,还另外通过了针刺测试,即是加考了一道超纲考题。仅从测试而言,确实属于显示凌驾一截。 

3、通过针刺测试=平安?

针刺测试的目的是什么?

无论是QC/T743-2006,照样GB/T 31485-2015,都将针刺试验作为单体电池平安性的一个测试,要求测试中不爆炸、不起火。本意就是模拟单体在受到外来物体危险时,单体电池能保持较高的平安性。 

GB《电动汽车用动力蓄电池平安要求》报批稿体例说明中提及,中国汽车手艺研究中心牵头建立的热扩散专项事情小组开展了大量试验或验证事情,其中就有针刺试验。虽然该试验是为了探讨针刺能否触发烧失控,然则也可以看到差别电池穿刺后的显示。

热失控特征剖析-针刺

比亚迪宁德时代针刺之争背后:安全策略与手艺门路

资料泉源:GB《电动汽车用动力蓄电池平安要求》报批稿体例说明

从针刺效果看,能量密度较高的三元电池,都在针刺后起火。而磷酸铁锂,以及能量密度和磷酸铁锂相当的三元电池,针刺后只是冒烟或者无征象。

今后看出,比亚迪的刀片电池可以轻松通过针刺,并不意外。磷酸铁锂多数都能通过针刺测试,由于在天生的质料特征上,平安性就是更高一些。 

不外,并不是通过针刺测试,电芯的平安性就没问题了。由于,除了来自外部的危险,电池内部也可能有平安隐患。 

好比,电池由于锂枝晶生长,隔膜可能会被刺穿,导致电池短路,引发起火甚至爆炸。对于这种内短路问题,现在全行业还没有很好的测试设施。 

不仅有测试不到的隐患,纵然通过平安测试尺度,产物在使用过程中照样会泛起林林总总的事故。 

由于通过平安测试的,只是几个样本,顶多可以代表某一个批次产物的水平。而动力电池最终的平安性,取决于动力电池生产商在大批量生产当中的产物品质和一致性。这是从实验室到量产供应的区别,对于许多动力电池厂来说,是无法跨越的鸿沟。 

可见,纵然通过包罗针刺在内的所有测试,也不代表使用的电池就真的平安。

4、从电芯平安到系统平安 

对于电动汽车而言,平安是一个系统工程。

TV莱茵全球电力电子产物服务副总裁兼大中华区太阳能与商业产物服务总经理李卫春告诉《电动汽车观察家》,要降低电动车电池平安隐患,除了要只管保证电芯的平安之外,还需要通过系统性方式来保障平安,好比,双重珍爱、冗余设计、热失效控制、全生命周期手艺参数监控,甚至通过安装防护及消防手段来降低平安风险。 

在电芯层级、模组层级、电池包层级、系统层级都需要有响应的防控措施来降低风险。 

李卫春示意,对于若何提升锂离子电池应用平安,业内现在有两个思索偏向:一是继续探索提高电芯的平安性,研发出更平安高效的电芯,将平安隐患尽可能降到最低;另一个就是在系统层面控制热失控及失效的风险。 

《电动汽车观察家》查阅即将实行的GB 38031-2020《电动汽车用动力蓄电池平安要求》看到,控制系统风险的思绪就很明确。好比,该尺度要求,在单个电池热失控引发扩散,导致乘员舱危险之前5分钟,要提供报警信号。

比亚迪宁德时代针刺之争背后:安全策略与手艺门路

资料泉源:GB 38031-2020电动汽车用动力蓄电池平安要求

这是在系统层面给予的最后的平安防线,目的是为乘员预留平安逃生时间。而不是说,单个电池不能热失控,不能热扩散,只是要求要控制热失控和热扩散的速率。 

这与前面提到的UN GTR 20手艺律例要求相一致。 

总之,在电动汽车动力电池平安上,行业的主流思绪是,从关注电芯,到更为关注系统防护。固然,同样应该强调的是,异常平安的电芯,会为整个系统的平安性提供很好的基础。 

另外,动力电池除了思量平安性,也必须思量其他因素,好比充电倍率、低温性能、耗电效率、成本等等。企业只能是在相对平安的基础上,在差别性能之间求平衡,而不可能追求绝对平安。 

5、针刺背后的博弈 

抛开手艺,针刺之争的背后,是企业之争,动力电池手艺门路之争。

在中国新能源汽车生长的早期,磷酸铁锂是主流动力电池手艺门路。代表企业就是比亚迪。比亚迪为磷酸铁锂电池起了一个昵称“铁电池”,并一直主张,铁电池是适合电动汽车的电池。理由之一,就是磷酸铁锂的平安性突出。彼时,比亚迪也是中国最大动力电池供应商。 

然则,自2015年底最先,拗不外三元电池普遍应用于乘用车的局势,比亚迪也最先在乘用车上装载自己的三元电池。到今天,比亚迪险些所有乘用车产物,接纳的都是三元电池。在三元抢占乘用车主流市场时代,宁德时代崛起,逐渐成为第一大动力电池企业。

 比亚迪并没有放弃磷酸铁锂。2020年3月29日,比亚迪高调推出刀片电池,宣告重回磷酸铁锂门路,还要“扭转对三元电池的依赖,将动力电池的手艺门路回归正道”。 

此前,比亚迪将电池事业部单独建立公司。目的显著是想扩大对外供货。而刀片电池,是该公司抢占三元电池市场份额的重磅武器。 

此次出招,是比亚迪历久计划,底气也很足。刀片电池在成组效率和能量密度方面,都有大幅提升。刀片电池的形态配合无模组电池包结构,可以大幅提升体积行使率,电池包的空间行使率提升了50%,可以到达60%以上。质量能量密度方面,刀片电池已经泛起成组后能够达140Wh/kg的电池包。 

新的刀片工艺,加上磷酸铁锂电池质料传统的优势——长寿命,高平安,比亚迪誓要用刀片电池重新夺回动力电池市场份额。 

三元电池方面,近几年也在进化。单体主要向高镍偏向生长,从333到523,再到622,以及现在的811,能量密度不停提升,但同时高镍带来的不稳定性问题也越来越显著。

电池包层面,三元也有向无模组偏向生长趋势,促使电池包能量密度不停提升,续航里程优势加倍突出。在长续航乘用车上,三元电池依然是首选。 

不外,刀片电池泛起,使得磷酸铁锂电池也可以和三元电池在500-600公里长续航里程车辆上一争崎岖。 

对于在乘用车三元电池市场占统治职位的宁德时代,刀片电池的横空出世,无疑是大威胁。 

但友商之间的竞争只是商场上“暗流涌动”,唇齿之间的“含血喷人”。直到“小鱼锂电”的搅动,让两大巨头直接升级为正面“口水战”。背后,本质上是宁德时代引领的三元锂电,和比亚迪的磷酸铁锂刀片电池的争斗。 

大巨头暗战之际,中国又迎来电动汽车起火季。5月26日,一辆南京依维柯电动货车,在深圳福田区追尾一辆校车。电动货车起火,驾驶员未能逃生,就地殒命。 

民众依旧很担忧电动汽车平安,电动汽车平安性也确实有待提升。宁德时代和比亚迪——中国前两大动力电池巨头,都有沉沉重担在肩。针刺之争,虽然纷骚动扰,然则仍属有益,究竟平安性诉求要放首位。特别是两家都希望走出国门,成为国际车企供应商,更须坦率、直接面临平安性的追问。中国新能源汽车若是曾经有过一块共用的遮羞布,现在是再也用不上了。

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