不久前，筆者受邀參加比亞迪的重慶探營活動(dòng)，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(chǎn)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(chǎn)過程，以及與比亞迪“刀片電池”設(shè)計(jì)師交流消費(fèi)者對(duì)“刀片電池”感興趣的幾個(gè)問題，讓我們看看“刀片電池”設(shè)計(jì)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(shí)，得以近距離觀察“刀片電池”的針刺實(shí)驗(yàn)，“刀片電池”在針刺之后，表面不僅不起火不冒煙，也沒有出現(xiàn)突增的溫升，甚至在電壓檢測(cè)上也是續(xù)續(xù)下落，整體表現(xiàn)出“反射弧特長”的感覺，而對(duì)比的三元鋰電池的針刺實(shí)驗(yàn)就危險(xiǎn)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(hù)玻璃，但本能告訴我還是遠(yuǎn)點(diǎn)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(zhì)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(diǎn)就是能量密度低，它的能量密度大概在180Wh/kg，對(duì)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(huì)更差，正極材料中鎳鈷鋁或鎳鈷錳按1:1:1的比例進(jìn)行搭配的三元鋰電池（111型），自發(fā)熱在512.5J/g，同時(shí)811型三元鋰電池自發(fā)熱能達(dá)到904.8J/g，而磷酸鐵鋰電池的自發(fā)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(guān)鍵的一點(diǎn)是，三元鋰電池在受熱分解時(shí)會(huì)釋放氧氣，氧氣的產(chǎn)生也解釋了三元鋰電池在針刺實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)生爆燃現(xiàn)象的原因。

電池結(jié)構(gòu)方面：“刀片電池”采用的是方形疊片結(jié)構(gòu)，也就是把38片正極和39片負(fù)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(dāng)針穿透“刀片電池”時(shí)，短路產(chǎn)生的熱量會(huì)迅速朝四周傳遞，讓局部熱點(diǎn)溫度不會(huì)突升，避免了電池燃燒，其次是疊片結(jié)構(gòu)即便是穿刺短路，因?yàn)闄M截面極片數(shù)量少，也限制了短路時(shí)的能量釋放，這也是磷酸鐵鋰電池會(huì)自燃但是“刀片電池”針刺后不會(huì)起火的原因。反觀三元鋰電池采用的圓柱形卷繞結(jié)構(gòu)，也就是正負(fù)極中間夾著隔膜和電解液，通過“卷餅”的方式卷成圓柱形，當(dāng)針穿刺電池時(shí)，短路的正負(fù)極數(shù)量不僅多，產(chǎn)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(jīng)過多次針刺實(shí)驗(yàn)后會(huì)不會(huì)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(jié)構(gòu)和電池結(jié)構(gòu)共同決定的，單次針刺后熱量會(huì)迅速被傳導(dǎo)出去，那么多次針刺實(shí)驗(yàn)會(huì)不會(huì)激發(fā)整個(gè)電池的能量從而讓熱量無處傳導(dǎo)而發(fā)生起火呢？

設(shè)計(jì)師在解答這個(gè)問題時(shí)也引用了實(shí)驗(yàn)資料，在“刀片電池”安全性能實(shí)驗(yàn)時(shí)，也做過很多次多次針刺實(shí)驗(yàn)，因?yàn)殡妭鲗?dǎo)特性，一處進(jìn)行穿刺后，“刀片電池”的整體能量會(huì)如同氣球泄氣一樣在這一點(diǎn)快速釋放，當(dāng)在繼續(xù)在另外幾處穿刺時(shí)，整個(gè)電池的能量已經(jīng)達(dá)不到第一次穿刺時(shí)的強(qiáng)度，也就沒法積攢更多的熱量導(dǎo)致電池起火。

這一問題也延伸到多個(gè)“刀片電池”疊加一起進(jìn)行針刺實(shí)驗(yàn)，結(jié)果也是同單個(gè)“刀片電池”穿刺時(shí)結(jié)果一樣，因?yàn)樯嵝阅芰己?，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(kuò)散的速度，“刀片電池”就不會(huì)出現(xiàn)起火。

此時(shí)很多讀者可能想到整體電池組同時(shí)進(jìn)行穿刺的情況，這種假設(shè)也是源于在車輛行駛過程中遭到劇烈碰撞的時(shí)候，“刀片電池”會(huì)不會(huì)發(fā)生起火。其實(shí)這種假設(shè)很難成立，“刀片電池”雖然是疊片結(jié)構(gòu)，但外殼是嚴(yán)密包裹的，我們?cè)趨⒂^“刀片電池”生產(chǎn)線時(shí)，電池外部的保護(hù)殼與電池組保護(hù)板之間是有注膠工藝的，多個(gè)“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(hù)件變成了車整體的受力件，在電池組發(fā)生撞擊時(shí)，不管是橫向縱向都有很強(qiáng)的受力強(qiáng)度，并且力是可以傳導(dǎo)出去的，這種結(jié)構(gòu)大大提升了電池組的安全性。