事件:3月11日晚,“三元锂电针刺不起火”,“超高耐热、超强隔热、极速降温、全时管控”成为广汽埃安官方发布的“弹匣电池”预告的代名词。一时之间业内关注度火热。
针刺实验是目前业内争议较大的一种电池测试方式。去年围绕着针刺实验,比亚迪和宁德时代就进行了多次交锋,使用磷酸铁锂电池的“刀片电池”也成为首个通过针刺实验而不起火的动力电池,现在挑战者“弹匣电池”来了!
弹匣电池究竟是炒作还是真的黑科技?选股宝·有料紧急连线业内专家对此作出解读:
专家1:张总,锂电上市巨头高管
专家2:林总,锂电池行业专家
专家对弹匣电池看法:
1、刀片电池之后,首个三元电池通过针刺实验。专家表示,此技术并非广汽首创,去年9月份宁德已经宣布研制出,两者有共性。
2、弹匣电池系统安全技术并没有牺牲续航和成本。专家表示,能量密度的提升主要在于模组的优化,并非材料和技术的改善。
3、弹匣电池下半年就可以量产上车。专家指出,当初通过针刺实验的刀片电池产能一直被诟病。
核心要点
1、弹匣电池
弹匣电池的确在三元电池耐高温方面有了不小的进步,但是对三元电池本身是没有体系和本质上的技术突破的,不起火只冒烟的三元电池去年9月份宁德时代其实就已经宣布研制出来了,两者有一定的共性。
针刺实验过程中弹匣电池其实还是冒烟了,也就说电池内部其实已经出现一定程度的热失控了。但是内部的阻燃材料隔热做得好,火和热不会蔓延到其他部件和材料上面去,所以不会有连锁反应,这样电池包不会整个烧起来,而对消费者来说,只要电池包不会整个烧起来连带汽车也被烧毁,局部电池冒烟是没关系的,汽车不会有明火,安全性能大增,是远超过目前5分钟的要求。
2、弹匣电池能量密度的提升只是副产品
能量密度的提升应该和广汽提到的四大核心那些提高安全性能,耐高温的材料和技术没有关系,主要原因在于模组的优化。
因为增加安全性能的材料,像电解液的添加剂、阻燃剂等的增添会占用活性材料的用量,所以不会加强电池的容量。能量密度的提升和之前宁德时代CTP,比亚迪刀片电池一样也是在pack上面进行模组工艺上下功夫,进行了模组结构的优化,削减了电池包内部非必须部件比如像加强筋,空间腾出继续添加正极材料,锂离子多了,自然能量密度和续航能力就起来了。
3、“刀片电池”VS“弹匣电池”
耐高温方面,刀片电池是没有模组的概念的,是直接与电池包相连,即使热失控,薄薄一点上产生的热量也会相对较小,使用的是磷酸铁锂电池本身也耐高温;而弹匣电池更多的是一个综合的加强,增加了添加剂,使用了隔热材料和耐高温上壳体以及降温系统,这样即使部分电池冒烟短路,也不会有连锁反应,使得电池包整个烧起来。
能量密度方面,刀片电池,弹匣电池和宁德时代CTP都是一样的,都是弱化标准模组的概念,核心是减少了模组数量,零部件数量减少,增加了空间利用率,既增加了能量密度还降低了成本。
产能方面来看,刀片电池之所以产能一直受限,难度在于电池本身而不是模组,需要做的很长很薄,但是弹匣电池形式上看和普通电池变化不大,用的还是590模组,真要量产难度应该是要比刀片电池简单不少,没有产业化的问题,年底弹匣电池就能量产装机上车。
4、磷酸铁锂依旧会有市场
三元相对磷酸铁锂的优点就是能量密度高,缺点一个是安全性能问题,另一个是成本太高。这次广汽的弹匣电池主要还是在安全性能方面有了改善,成本方面变化不是很大,要知道三元成本是磷酸铁锂的三倍左右,但是能量密度却没有高出三倍,磷酸铁锂优点还是成本优势极大,尤其是未来储能空间还会释放,所以磷酸铁锂的市场空间还是会有的。
连线实录
Q: 弹匣电池能通过针刺实验,是不是三元电池出现了技术上的突破和改变?
张总: 我认为广汽公布的弹匣电池对三元电池本身是没有体系和本质上的技术突破的,不起火只冒烟的三元电池去年9月份宁德时代其实就已经宣布研制出来了,说高能量密度,高安全性已经没有问题,只是低成本还需要时间解决,技术上也是增加了某种添加剂,不知道广汽这次的弹匣电池和宁德时代的技术是否有重叠。
当然从耐高温的角度来看,提升了三元电芯耐热温度30%的确是不错的进步,但是普通高镍三元电池的耐热温度差不多是200度,即便提高了30%也就250度左右,而磷酸铁锂500-600度才会出现热失控相比,差距其实还是蛮大的。
至于针刺实验的通过,弹匣电池其实还是冒烟了,也就说电池内部其实已经出现一定程度的热失控了。但是内部的阻燃材料隔热做得好,火和热不会蔓延到其他部件和材料上面去,简单来说,被针刺的那块电池已经失控了,但是这次广汽的隔热和降温做得好,所以不会有连锁反应,这样电池包不会整个烧起来,其实对消费者来说,只要电池包不会整个烧起来连带汽车也被烧毁,局部电池冒烟是没关系的。
至于广汽提到的正极材料的纳米级包覆,也是一个很传统和普通的做法,不管是磷酸铁锂还是三元都会做包覆,其中磷酸铁锂会包覆碳层,因为磷酸铁锂它本身导电性不强,它保护包括一些碳层是为了增强它的导电性,三元的包覆是为了减少副作用,和电解液形成一些隔离,减少和电解液的接触同时防止温度上升正极材料表面释放氧气增加燃烧。
林总:和宁德时代去年9月份的电池看起来是有一定的共性,这次针刺实验中可以看到整个过程中虽然电池包的外壳有部分融化,但是放在汽车上,即使出现这种极端现象,这个系统级安全方案可以保证高温不蔓延,对于消费者来说,汽车不会有明火,安全性能大增,是远超过目前5分钟的要求。
Q: 三元电池的安全性得到加强,未来磷酸铁锂的市场空间会不会被压缩?
张总: 三元相对磷酸铁锂的优点就是能量密度高,缺点一个是安全性能问题,另一个是成本太高。这次广汽的弹匣电池主要还是在安全性能方面有了改善,成本方面变化不是很大,要知道三元成本是磷酸铁锂的三倍左右,但是能量密度却没有高出三倍。至于安全性能方面,三元未来通过材料本身提高安全性能本身去提高安全性能是有限的,但是可以从大的系统层面像这次广汽提出的模组层面来提高安全性能。
磷酸铁锂优点还是成本优势极大,尤其是未来储能空间还会释放,所以磷酸铁锂的市场空间还是会有的,但是缺电能量密度的问题,由于本身材质是有上限的,所以想要解决这个问题只能通过工艺或者系统层面的改善来加强,比如比亚迪的刀片电池,但是想要进一步在能量密度上赶超三元的可能性还是比较小的。
Q:弹匣电池是怎么做到在加强安全性能的同时,能量密度还能提高?
林总:能量密度的提高和安全性能的提高方面没有必然的联系,更多的是通过整包的排布的优化,以及像590模组这种类似的方式来实现这种能量密度的提高,但能量密度的提高应该不是广汽这次宣传的重点,重点还是系统安全的提升,这个是最重要的。
张总:广汽提到相对于同类普通电池包,安全性能大增的弹匣电池还提升了体积能量密度9.4%,重量能量密度5.7%,这是可以做到的,但是能量密度的提升应该和广汽提到的四大核心那些提高安全性能,耐高温的材料和技术没有关系。
因为增加安全性能的材料,像电解液的添加剂、阻燃剂等的增添多多少少会占用活性材料的用量,所以不会加强电池的容量。能量密度的提升很大可能是因为和之前宁德时代CTP,比亚迪刀片电池一样也是在pack上面进行模组工艺上下功夫,进行了模组结构的优化,削减了电池包内部非必须部件比如像加强筋,间来放继续添加正极材料,锂离子多了,自然能量密度和续航能力就起来了。
Q: 对比“刀片电池”,您觉得“弹匣电池” 如何?
张总:刀片电池和弹匣电池是有一定的共性的,但是又不完全相同:
(1)隔热耐高温
从针刺防热角度看,刀片电池是没有模组的概念的,是直接与电池包相连,这种把电池做薄做长这种做法,不管是用在三元上还是磷酸铁锂上都会有帮助的,因为薄的电池出现热失控的,那一点上产生的热量也会相对较小,当然最主要的原因还是因为刀片电池使用的是磷酸铁锂电池;而弹匣电池更多的是一个综合的加强,增加了添加剂,使用了隔热材料和耐高温上壳体以及降温系统,这样即使部分电池冒烟短路,也不会有连锁反应,使得电池包整个烧起来。
(2)能量密度加强
能量密度上来说,刀片电池,弹匣电池和宁德时代CTO其实都是一样的,都是弱化标准模组的概念,核心是减少了模组数量,零部件数量减少,同时空出来的空间可以增加活性材料,最受使得空间利用率得到了加强。这样,既增加了能量密度还降低了成本。
(3)产能问题
产能方面来看,刀片电池之所以产能一直受限,难度在于电池本身而不是模组,需要做的很长,和普通电池不一样,但是弹匣电池形式上看和普通电池变化不大,应该也是两排或者三排,和宁德时代一样的,变化应该是在模组,主要是个结构性问题,真要量产难度应该是要比刀片电池简单一点。
林总:从产业化来看应该没有太大的瓶颈,从能量密度来说,这种大模组像 590模组或者说是那种CTP那种很长很大的模组,一个包里面就3~4个模组这种,这种从工艺上的实现来说没那么复杂,现在宁德的比亚迪都有先例。至于系统及安全的这些防护的东西,应该也就是在装配这一块略微有点变化,不存在产业化和工业化的一些难度,广汽自己也说了今年下半年就可以量产上车了。
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