蜂巢短刀為何敢叫板比亞迪刀片電池？

時間:2022-08-08 08:40來源:電動汽車觀察家 作者:王凌方
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蜂巢能源短刀針刺測試，針刺點溫度在30-35℃。
這是在短刀針刺測試時，蜂巢能源技術中心無錫試驗部高級總監李輝，給出的溫度數據。
從數據來看，這似乎比亞迪刀片表面溫度30-60℃的溫升區間更窄。
2022年8月5日，蜂巢能源邀請媒體一行走進蜂巢能源無錫全球鋰電創新中心，參觀了蜂巢能源試驗中心、安全測試中心以及全固態實驗室，并觀看了短刀的針刺測試。
蜂巢能源此次活動的重心在短刀電池。
稱之為短刀電池，是為了區別比亞迪的長刀片電池。主要差別在于尺寸，短刀的長度在600mm，比亞迪的長刀片可達1000mm，甚至1300mm。
作為主推產品，蜂巢能源試圖將短刀電池在研發和安全性方面做到極致。
01
短刀尺寸和體系更豐富
目前蜂巢能源目前主推的短刀電池的長度是600mm。但是根據規劃，未來蜂巢能源將實現全域產品的短刀化，做到尺寸、化學體系到充電范圍，以及使用場景上的全覆蓋。
例如，尺寸方面將涵蓋300—600mm，充電范圍覆蓋1.6C~4C，化學體系覆蓋無鈷、三元到磷酸鐵鋰，使用場景覆蓋乘用車到儲能、商用車、工程機械、非高速電車等全域使用場景。
目前看比亞迪刀片電池主要應用在磷酸鐵鋰上，尚沒有三元體系的規劃。
蜂巢能源在短刀電芯設計方面注重通用性，因此在短刀電池的尺寸規劃上頗有講究。蜂巢能源的短刀產品可以兼容從A0到D級將近80%的主流電動車型開發平臺，同時支持切換590標準模組，與CTC技術有更好的匹配性，這樣可以最大化降低電池包的設計難度。

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資料來源：蜂巢能源公眾號

 

平臺兼容性方面，短刀電池可以滿足800伏高壓電氣架構高端車型應用，能夠廣泛適配以大眾MEB、長城A30為代表的全新純電動平臺車型。
此外，蜂巢能源將短刀電芯設計為兩側處正負極柱，支持PACK環節采用上下雙水冷技術。
可以說，蜂巢能源在盡最大努力，提升短刀電芯的通用性，使其能夠滿足各種不同需求。
02
化學性能和電性能測試
當然，通用性強不代表電池好用。電池的好壞最重要的還是要看產品性能和安全。
因此，短刀電池從研發到量產，必須經歷一系列復雜嚴苛的測試驗證。李輝介紹說，這主要涉及正負極材料、電解液的研發，樣品試制，產品物理化學性能測試、電芯及電池包的電性能測試、安全性能驗證三重關鍵驗證測試環節的考驗。
無錫試驗中心具備相對完善的理化和電性能實驗能力。李輝表示，理化分析實驗室現有設備40余臺，擁有多達131項的系統化測試能力，完整覆蓋材料開發、電池體系開發、電池機理及安全分析的所有測試需求。
例如磷酸鐵鋰電芯的低溫性能一直倍受爭議，為了改善這個問題，蜂巢能源的研發人員在反復分析測試后，決定采用低粘度溶劑，以此來提高電解液在零下低溫環境中的流動性和電導率，來改善冬季續航里程縮短問題。
同時電解液還特意增加了功能添加劑，在電池首次充電的時候，能夠在負極發生聚合反應，形成一層堅固的保護膜。該保護膜在高溫下維持穩定不分解，使負極和電解液不發生有害反應，能夠明顯改善高溫環境下使用安全，大大提升循環壽命。
此外，短刀電池還采用了耐高溫和絕緣性優異的陶瓷隔膜，保證電池充滿電針刺的情況下，不起火不冒煙，能夠順利通過針刺測試。

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尤其在安全方面，李輝重點介紹了，“同步熱分析儀-氣相色譜-質譜聯用儀”的作用，該設備能夠對材料釋氧進行精確分析。釋氧溫度的高低和釋氧量決定了材料高溫熱穩定性和安全性能。
電池內部的工藝控制及失效分析是電池研發的核心環節，為了能深入了解短刀電池的內部機理，蜂巢能源用工業CT對短刀電池做“體檢”，通過X射線觀察電池內部的結構和缺陷，如對齊度、褶皺等，監測精度達到納米級，從而實現對于電池失效機理和制造工藝控制的深入研究。
李輝介紹說，通過材料驗證環節后，材料才可制作成電池樣品，接著就要驗證電池的電性能。電性能實驗室就主要承擔此項工作，如電池的容量、能量、不同荷電量下的開路電壓和脈沖充放電能力，長期循環壽命、存儲壽命、自放電等電性能，判斷設計的電池是否達到設計要求。目前無錫研發中心整個電芯測試區域有1.26萬個測試通道。

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為了保證測試的準確性，蜂巢能源還要模擬實際使用條件來對電芯進行性能測試。例如，用金屬夾板模擬電芯在模塊或電池包內的受力情況，并且監測充放電過程中壓力變化，集成了溫度、電壓、壓力數據采集。此外還有三電極測試，用輔助電壓通道監測正、負極對金屬鋰的電壓，尋找電池極限使用條件，避免析出金屬鋰，保證電池使用安全。
03
多項安全測試
在完成了理化性能測試和電性能測試之后，短刀電池真正走向量產，還需要對安全性能進行一輪檢測。
李輝介紹說，安全性測試的目的在于驗證動力電池系統在濫用情況下的安全性，最重要的目的在于驗證動力電池系統保護自身的能力，以及在發生危險情況下對乘員的保護能力。
安全測試主要包括機械、環境和保護安全性等內容。
為此，蜂巢能源建立了一個完整的電池安全實驗室，占地5000㎡，現有設備30余套，可以進行電池單體、模塊、BMS和電池包/系統的機械、環境和電氣的可靠性與濫用測試。
比較典型的有：高溫、低溫、高溫高濕、溫度驟變、鹽霧、水浸、振動、機械沖擊、擠壓、針刺等。

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海水浸泡實驗

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針刺實驗數據

 

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針刺實驗數據
這其中，針刺對于動力電池的難度最大。滿電測試中，短刀電池不起火，不冒煙，針刺點溫度30-35度。
據李輝介紹，蜂巢能源L600短刀電池已通過系統化的安全性能測試，總體性能表現明顯優于國家標準，尤其是順利通過了針刺試驗，充分顯示出短刀電池的高安全品質。
此外，蜂巢能源還讓媒體宜興參觀了全固態電池的實驗室。全固態電池方面，蜂巢能源全固態電池實驗室在國內率先完成20Ah級硫系全固態原型電芯的研發。該系列電芯能量密度≥350Wh/kg，順利通過針刺、200℃熱箱等嚴苛實驗。
據蜂巢方面介紹，目前全固態實驗室已具備固態電解質材料的公斤級自主合成，固態電解質膜連續化制備，全固態軟包電芯組裝以及新設備開發等自主研發能力，獲得了經驗積累的同時并針對性的展開專利布局，已申請109項專利，其中發明專利93項。
短刀電池是蜂巢能源現階段的主推產品，目前已經為以長城為代表的車企進行配套，后續會看到搭載短刀電池的車型陸續上市。
(責任編輯：子蕊)
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