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蜂巢短刀为何敢叫板比亚迪刀片电池？

时间:2022-08-08 08:40来源:电动汽车观察家 作者:王凌方
点击: 次

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蜂巢能源短刀针刺测试，针刺点温度在30-35℃。
这是在短刀针刺测试时，蜂巢能源技术中心无锡试验部高级总监李辉，给出的温度数据。
从数据来看，这似乎比亚迪刀片表面温度30-60℃的温升区间更窄。
2022年8月5日，蜂巢能源邀请媒体一行走进蜂巢能源无锡全球锂电创新中心，参观了蜂巢能源试验中心、安全测试中心以及全固态实验室，并观看了短刀的针刺测试。
蜂巢能源此次活动的重心在短刀电池。
称之为短刀电池，是为了区别比亚迪的长刀片电池。主要差别在于尺寸，短刀的长度在600mm，比亚迪的长刀片可达1000mm，甚至1300mm。
作为主推产品，蜂巢能源试图将短刀电池在研发和安全性方面做到极致。
01
短刀尺寸和体系更丰富
目前蜂巢能源目前主推的短刀电池的长度是600mm。但是根据规划，未来蜂巢能源将实现全域产品的短刀化，做到尺寸、化学体系到充电范围，以及使用场景上的全覆盖。
例如，尺寸方面将涵盖300—600mm，充电范围覆盖1.6C~4C，化学体系覆盖无钴、三元到磷酸铁锂，使用场景覆盖乘用车到储能、商用车、工程机械、非高速电车等全域使用场景。
目前看比亚迪刀片电池主要应用在磷酸铁锂上，尚没有三元体系的规划。
蜂巢能源在短刀电芯设计方面注重通用性，因此在短刀电池的尺寸规划上颇有讲究。蜂巢能源的短刀产品可以兼容从A0到D级将近80%的主流电动车型开发平台，同时支持切换590标准模组，与CTC技术有更好的匹配性，这样可以最大化降低电池包的设计难度。

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资料来源：蜂巢能源公众号

 

平台兼容性方面，短刀电池可以满足800伏高压电气架构高端车型应用，能够广泛适配以大众MEB、长城A30为代表的全新纯电动平台车型。
此外，蜂巢能源将短刀电芯设计为两侧处正负极柱，支持PACK环节采用上下双水冷技术。
可以说，蜂巢能源在尽最大努力，提升短刀电芯的通用性，使其能够满足各种不同需求。
02
化学性能和电性能测试
当然，通用性强不代表电池好用。电池的好坏最重要的还是要看产品性能和安全。
因此，短刀电池从研发到量产，必须经历一系列复杂严苛的测试验证。李辉介绍说，这主要涉及正负极材料、电解液的研发，样品试制，产品物理化学性能测试、电芯及电池包的电性能测试、安全性能验证三重关键验证测试环节的考验。
无锡试验中心具备相对完善的理化和电性能实验能力。李辉表示，理化分析实验室现有设备40余台，拥有多达131项的系统化测试能力，完整覆盖材料开发、电池体系开发、电池机理及安全分析的所有测试需求。
例如磷酸铁锂电芯的低温性能一直倍受争议，为了改善这个问题，蜂巢能源的研发人员在反复分析测试后，决定采用低粘度溶剂，以此来提高电解液在零下低温环境中的流动性和电导率，来改善冬季续航里程缩短问题。
同时电解液还特意增加了功能添加剂，在电池首次充电的时候，能够在负极发生聚合反应，形成一层坚固的保护膜。该保护膜在高温下维持稳定不分解，使负极和电解液不发生有害反应，能够明显改善高温环境下使用安全，大大提升循环寿命。
此外，短刀电池还采用了耐高温和绝缘性优异的陶瓷隔膜，保证电池充满电针刺的情况下，不起火不冒烟，能够顺利通过针刺测试。

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尤其在安全方面，李辉重点介绍了，“同步热分析仪-气相色谱-质谱联用仪”的作用，该设备能够对材料释氧进行精确分析。释氧温度的高低和释氧量决定了材料高温热稳定性和安全性能。
电池内部的工艺控制及失效分析是电池研发的核心环节，为了能深入了解短刀电池的内部机理，蜂巢能源用工业CT对短刀电池做“体检”，通过X射线观察电池内部的结构和缺陷，如对齐度、褶皱等，监测精度达到纳米级，从而实现对于电池失效机理和制造工艺控制的深入研究。
李辉介绍说，通过材料验证环节后，材料才可制作成电池样品，接着就要验证电池的电性能。电性能实验室就主要承担此项工作，如电池的容量、能量、不同荷电量下的开路电压和脉冲充放电能力，长期循环寿命、存储寿命、自放电等电性能，判断设计的电池是否达到设计要求。目前无锡研发中心整个电芯测试区域有1.26万个测试通道。

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为了保证测试的准确性，蜂巢能源还要模拟实际使用条件来对电芯进行性能测试。例如，用金属夹板模拟电芯在模块或电池包内的受力情况，并且监测充放电过程中压力变化，集成了温度、电压、压力数据采集。此外还有三电极测试，用辅助电压通道监测正、负极对金属锂的电压，寻找电池极限使用条件，避免析出金属锂，保证电池使用安全。
03
多项安全测试
在完成了理化性能测试和电性能测试之后，短刀电池真正走向量产，还需要对安全性能进行一轮检测。
李辉介绍说，安全性测试的目的在于验证动力电池系统在滥用情况下的安全性，最重要的目的在于验证动力电池系统保护自身的能力，以及在发生危险情况下对乘员的保护能力。
安全测试主要包括机械、环境和保护安全性等内容。
为此，蜂巢能源建立了一个完整的电池安全实验室，占地5000㎡，现有设备30余套，可以进行电池单体、模块、BMS和电池包/系统的机械、环境和电气的可靠性与滥用测试。
比较典型的有：高温、低温、高温高湿、温度骤变、盐雾、水浸、振动、机械冲击、挤压、针刺等。

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海水浸泡实验

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针刺实验数据

 

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针刺实验数据
这其中，针刺对于动力电池的难度最大。满电测试中，短刀电池不起火，不冒烟，针刺点温度30-35度。
据李辉介绍，蜂巢能源L600短刀电池已通过系统化的安全性能测试，总体性能表现明显优于国家标准，尤其是顺利通过了针刺试验，充分显示出短刀电池的高安全品质。
此外，蜂巢能源还让媒体宜兴参观了全固态电池的实验室。全固态电池方面，蜂巢能源全固态电池实验室在国内率先完成20Ah级硫系全固态原型电芯的研发。该系列电芯能量密度≥350Wh/kg，顺利通过针刺、200℃热箱等严苛实验。
据蜂巢方面介绍，目前全固态实验室已具备固态电解质材料的公斤级自主合成，固态电解质膜连续化制备，全固态软包电芯组装以及新设备开发等自主研发能力，获得了经验积累的同时并针对性的展开专利布局，已申请109项专利，其中发明专利93项。
短刀电池是蜂巢能源现阶段的主推产品，目前已经为以长城为代表的车企进行配套，后续会看到搭载短刀电池的车型陆续上市。
(责任编辑：子蕊)
文章标签： 比亚迪 刀片电池 蜂巢短刀
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