參觀完比亞迪電池工廠，咱來聊聊關于“刀片電池”的幾個關注問題

不久前，筆者受邀參加比亞迪的重慶探營活動，參觀位于重慶璧山的弗迪電池工廠，這座占地超1400畝的工廠是比亞迪“刀片電池”的生產基地，通過探營的過程，更直觀的了解比亞迪“刀片電池”的生產過程，以及與比亞迪“刀片電池”設計師交流消費者對“刀片電池”感興趣的幾個問題，讓我們看看“刀片電池”設計師怎么回答的吧。

問題一：刀片電池為什么能做到穿刺后不起火

在電池工廠參觀時，得以近距離觀察“刀片電池”的針刺實驗，“刀片電池”在針刺之后，表面不僅不起火不冒煙，也沒有出現突增的溫升，甚至在電壓檢測上也是續續下落，整體表現出“反射弧特長”的感覺，而對比的三元鋰電池的針刺實驗就危險太多了，多次的爆燃、噴射的火舌、極快的溫升以及瞬降的電壓，雖然隔著防護玻璃，但本能告訴我還是遠點為好，為什么“刀片電池”能做到針刺不起火呢？

能量特性方面：“刀片電池”本質上是長的像刀片一樣的磷酸鐵鋰電池，說到磷酸鐵鋰，大家肯定就知道這種電池的一大特點就是能量密度低，它的能量密度大概在180Wh/kg，對比三元鋰超過250Wh/kg的能量密度，更高的能量密度代表著熱安全性就會更差，正極材料中鎳鈷鋁或鎳鈷錳按1:1:1的比例進行搭配的三元鋰電池（111型），自發熱在512.5J/g，同時811型三元鋰電池自發熱能達到904.8J/g，而磷酸鐵鋰電池的自發熱僅在147J/g，電池開始自放熱的溫度磷酸鐵鋰電池比三元鋰電池更高（360℃VS232℃），最關鍵的一點是，三元鋰電池在受熱分解時會釋放氧氣，氧氣的產生也解釋了三元鋰電池在針刺實驗時發生爆燃現象的原因。

電池結構方面：“刀片電池”采用的是方形疊片結構，也就是把38片正極和39片負極切成方片，然后穿插在S型隔膜和電解液之間，長方形的體積在滿足了空間利用率之外，也給電池提供了更好的散熱性能。這意味著，當針穿透“刀片電池”時，短路產生的熱量會迅速朝四周傳遞，讓局部熱點溫度不會突升，避免了電池燃燒，其次是疊片結構即便是穿刺短路，因為橫截面極片數量少，也限制了短路時的能量釋放，這也是磷酸鐵鋰電池會自燃但是“刀片電池”針刺后不會起火的原因。反觀三元鋰電池采用的圓柱形卷繞結構，也就是正負極中間夾著隔膜和電解液，通過“卷餅”的方式卷成圓柱形，當針穿刺電池時，短路的正負極數量不僅多，產生的熱量也只能在有限的電池柱中積聚，電池起火燃爆也成了一種必然。

問題二：“刀片電池”在經過多次針刺實驗后會不會起火

通過上文我們得知“刀片電池”針刺不起火的原因是由能量結構和電池結構共同決定的，單次針刺后熱量會迅速被傳導出去，那么多次針刺實驗會不會激發整個電池的能量從而讓熱量無處傳導而發生起火呢？

設計師在解答這個問題時也引用了實驗資料，在“刀片電池”安全性能實驗時，也做過很多次多次針刺實驗，因為電傳導特性，一處進行穿刺后，“刀片電池”的整體能量會如同氣球泄氣一樣在這一點快速釋放，當在繼續在另外幾處穿刺時，整個電池的能量已經達不到第一次穿刺時的強度，也就沒法積攢更多的熱量導致電池起火。

這一問題也延伸到多個“刀片電池”疊加一起進行針刺實驗，結果也是同單個“刀片電池”穿刺時結果一樣，因為散熱性能良好，多片電池疊加能量多了，但散熱面積也是同樣增加，只要散熱能力超過能量擴散的速度，“刀片電池”就不會出現起火。

此時很多讀者可能想到整體電池組同時進行穿刺的情況，這種假設也是源于在車輛行駛過程中遭到劇烈碰撞的時候，“刀片電池”會不會發生起火。其實這種假設很難成立，“刀片電池”雖然是疊片結構，但外殼是嚴密包裹的，我們在參觀“刀片電池”生產線時，電池外部的保護殼與電池組保護板之間是有注膠工藝的，多個“刀片電池”疊加在一起加上注膠工藝，就如同將多根筷子用膠粘在一起，從受保護件變成了車整體的受力件，在電池組發生撞擊時，不管是橫向縱向都有很強的受力強度，并且力是可以傳導出去的，這種結構大大提升了電池組的安全性。