电动汽车电池穿刺

1. 彻底终结电动车安全痛点一文看懂比亚迪刀片电池

撰文|谢天爽

比亚迪汉EV

同时，作为动力电池生产制造上，根据比亚迪集团副总裁兼弗迪电池董事长何龙介绍：“几乎你能想到的所有汽车品牌，都在和我们探讨基于刀片电池技术的合作方案，相信大家很快就能看到、听到刀片电池更多精彩的消息”，所以未来刀片电池很有可能将搭载在更多来自不同品牌的车型上。

本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。

2. 有惊无险 聊比亚迪刀片电池针刺实验

试验样品和针刺试验介绍 ●热失控和针刺试验

虽然美国国家公路交通安全管理局认为，电动汽车的起火概率低于柴油和汽油动力汽车，我国消防应急管理部门也表达了类似的观点，但每当有纯电动汽车自燃的消息时，总是会引起人们的注意。国家新能源汽车大数据联盟数据显示，去年5月以来发生事故的车辆主要是2021年生产的车辆。其中，事故车辆86%为三元锂离子电池，7%为磷酸铁锂电池，7%不确定。与电池有关的自燃事故大多与电池热失控密切相关。

那么什么是热失控呢？电池的热失控是指电池内部化学反应的生热速率远大于散热速率，大量的热量在电池内部积聚，导致电池温度迅速升高，最终导致电池起火或爆炸。

与2015版相比，最新强制性国家标准有明显变化。2015版除了对现有项目进行修订外，取消了模块级安全测试、电池针测试、电池跌落测试、电池低压测试、电池海水浸泡测试、电池跌落测试和电池翻转测试，增加了电池组热扩散测试和过流保护测试。在实施层面，由于新国标尚未正式实施，企业可以选择性实施新国标规定的过充和热扩散试验，2021年国标强制规定的针刺试验现在作为可选项目由企业选择性实施。

●测试样本有哪些？

在这次针刺测试中，除了比亚迪最新的刀片电池，为了对比，我们还找到了常见的磷酸铁锂电池和NCM622三元锂离子电池进行测试。我们需要看看这三种电池在严苛的针刺测试下表现如何。

本次针刺测试的电池样品均为比亚迪生产的汽车动力电池电芯，每个电芯的单体容量均在100Ah以上。从上图可以看出，普通磷酸铁锂电池和NCM622三元锂离子电池在外观和结构设计上没有太大区别。叶片明显不同于上述两种，其阳极和阴极分别设置在电池长度方向的两端。

●刀片电池是什么黑科技？

既然今天针灸测试的主角是刀片电池，首先我们要对它有一个大概的了解。比亚迪的刀片电池是什么样的东西？技术有多先进？现在我给大家科普一下。

根据之前公布的消息，韩春电动版车型将配备一个重量为549千克、容量为77千瓦时的电池组。根据刀片电池单体的参数，电池组将集成200多个刀片电池单体。

通过比亚迪 CT P设计，将电池包壳内空的利用率从传统设计方式的40-50%提升到60-80%。新设计的直接好处就是在采用原有磷酸铁锂电池技术的前提下，大大提高了纯电动汽车的续航里程。面对上刀片电池，进行了简单的科普，更详细的技术分析可以在下面文章的相关介绍中找到。

针灸实验是怎么做的？

按照GB/T 31485-2015的针刺试验方法，给电池充满电，使用直径5-8毫米的耐高温钢针以毫米/秒的速度从垂直于电池板的方向刺入，刺入位置应靠近被刺穿面的几何中心，钢针应留在电池内观察1小时不着火。

当单个电池的热量失控时，其外壳温度越高，电池之间的热扩散越快，这意味着相邻电池会更快升温，并相继触发热失控，导致电池组的安全系数降低。如果实验中的鸡蛋被快速油炸，说明电池被针刺时明显失控，导致电池温度急剧上升。
试验结果解析
●实验结果如何？

针灸试验是在比亚迪的电池实验室进行的。由于实验室的保密性和安全性，我们无法拍摄电池针刺过程，所以我们将通过实验室专用的官方监控摄像头拍摄的视频进行讲解。

更多精彩视频，均在车载家庭视频频道。

【三种电池样品针刺试验视频】

◆三元锂离子电池

首先我们要做的是NCM622三元锂离子电池的针刺测试，相信是观众最关心的部分，因为目前国内纯电动汽车很大一部分使用三元锂离子电池。对三元锂离子电池有一定了解的朋友应该知道，车用三元锂离子电池很难通过针刺测试。只要针刺触发内部短路，电池就会立即失去对热量的控制。让我们用测试来看看三元锂离子电池在针刺测试中会有什么反应。

从实验现象中我们可以知道，当钢针刺穿电池导致三元锂离子电池内部短路时，极高的升温速率会使三元正极材料迅速达到200摄氏度左右的分解温度，三元正极材料会高速分解产生大量的游离氧，这将进一步增加各种化学反应的发热，增加电池内部的升温速率，也使电池的内压迅速上升。电池内部迅速上升的压力迅速推开泄压阀，内部高压电解液喷涌而出。此时外部空气体进入电池，电池内部残留的新鲜空气体+极高温度+可燃电解液爆炸起火。

◆普通磷酸铁锂电池

接下来我们切换到普通磷酸铁锂电池。钢针从中心穿透电池内板。钢针刺入电池后，电池电压开始下降，电池外壳膨胀到一定程度，说明电池内部短路导致内部压力快速上升，随后泄压阀打开，电池内部高压电解液喷出，随后电池外壳温度随着电压快速下降而快速上升，最高达到239摄氏度。随着电池的内容物全部通过减压阀喷出，电池外壳的温度开始慢慢回落，直到观察期结束。穿孔位置附近的鸡蛋已经被高温外壳煮熟，说明测试时电池外壳温度较高。

磷酸铁锂电池热失控反应不如三元锂离子电池严重的原因是其正极材料分解温度在500℃以上，热失控温度高于三元锂离子电池，热失控风险相对较低。此外，磷酸铁锂电池正极分解时产生的氧气量较少，限制了内压的增加和温度的升高。一方面可以避免电池内部压力过大的爆炸，另一方面也在一定程度上限制了易燃电解液燃烧的可能性。在磷酸亚铁锂的热失控试验中，其升温速率远低于三元锂离子电池，这也是其安全系数较高的重要特点之一。

从实验现象可以看出，用针刺触发普通磷酸铁锂电池内部短路会导致热失控。当普通磷酸铁锂电池失去对热量的控制时，电池内部的温度和压力会迅速升高，导致电池外壳鼓包到一定程度，碰到排气阀打开。虽然视频的效果看起来惊险，但在整个测试过程中，电池并没有起火爆炸，安全性还是值得肯定的。值得一提的是，泄压阀是一种热失控保护措施，在本次试验中发生热失控时，适时开启，证明该措施是有效的。

◆刀片电池

最后，我们测试了刀片电池。钢针从中心穿透刀片电池的极板后，电池的压降和表面温升都很轻微，穿刺处没有火花、烟雾或电解液，电池壳也没有鼓包。穿刺后一小时内，穿刺刀片电池的电压和表面温度非常稳定，穿刺位置附近打中的鸡蛋没有被炸的趋势。

看到这里，一些购买了三元锂离子电池纯电动汽车的朋友可能开始坐不住了。换成用磷酸铁锂电池的型号安全吗？等一下，以上测试是电池单体的部分安全测试。虽然三元锂离子电池电芯的安全系数较低，但通过优化电池包结构设计，严格监控电池管理系统，可以提高该类型电池在电池包层面的安全系数。请继续往下看。

●如何保证搭载三元锂离子电池的车辆安全？

从车辆安全的角度来看，新国标增加了新的热扩散试验，要求电池组或电芯热失控引起热扩散，会导致乘员舱危险，并为乘员提供预警信号，提醒其撤离。热扩散试验的目的是为了提高电动汽车在使用中的安全性，保证用户的人身安全。

有朋友会问，现在热度失控报警还来得及吗？要回答这个问题，首先要了解电池组的结构。电池组中有几十到几千个电池单元，一个电池单元的热失控不会立即触发相邻电池单元的热失控。所以，电池组真正烧到损害人身安全的程度，其实是有一个过程的。虽然三元锂离子电池热失控的安全系数相对较低，但通过电池单体泄压阀的设计，在电池单体之间加入隔热材料，可以有效防止热扩散，减缓或避免其他电池单体的热失控，延长乘客的逃生时间。

因为针刺不是常规的电池失效模式，所以电动汽车的电池组或电芯在日常使用中极难针刺。然而，在严重的碰撞事故中，电池单元变形导致热失控是一种常见的故障模式。通过加强电池组和周围保护结构的强度，可以更好地避免电池单体压缩变形引起的热失控。

总的来说，目前量产车型搭载的三元锂离子电池安全系数较低，但通过对电池组和电池管理系统的优化设计，可以在使用层面提升这种电池技术的安全性。目前国标的基本要求还是比较严格的，消费者不需要谈三元锂离子电池的变色问题。

目前就国内技术水平而言，安全指标在一定程度上限制了三元锂离子电池组整体能量密度的进一步提升，而较低的单体能量密度则限制了磷酸铁锂电池组或刀片电池组整体能量密度的提升。相比之下，未来几年，磷酸铁锂电池或刀片电池组将通过电池技术优化和无模组电池组设计优化，使电池组整体能量密度提升空，甚至可以 超越 受安全指标限制的三元锂离子电池组。

●编辑摘要:

三元锂离子电池单体热失控的安全系数较低，但通过加强电池组外壳强度、完善电池管理系统中热失控的检测预警机制、使用隔热材料降低热扩散速率等措施，可以有效增强电池组的整体安全系数，从而满足汽车动力电池国家标准的安全要求，提高其使用水平的安全性。磷酸铁锂电池/刀片电池的能量密度相对较低，但其热失控安全系数远高于三元锂离子电池，有利于利用模块化设计进一步提高电池组整体能量密度，增加电动车续航里程，从而在安全性和续航性之间达到更好的平衡。 @2019

3. 对811三元锂电池穿刺测试瞬间爆炸，安全性真是新能源车的殇

消费者对于电动车安全性的担忧，实际上有一部分是来自于对动力电池安全性的未知，为了检验电池的安全性，国家也出台了相关测试标准。其中，电池穿刺实验就是一项标准较高的安全测试。
网友自行进行穿刺测试
为了验证三元锂电池能否通过针刺测试，有网友进行了一次硬核的三元锂电池穿刺实验。据博主@锂电大全小鱼介绍，其进行穿刺实验的电池为宁德时代811三元锂电池单体，电池容量234a电压4.14v（满电为4.2V），穿刺钢针直径7毫米，穿刺速度25mm/s，执行GB/T 31485标准进行穿刺测试。
随后开始进行穿刺实验，从实验画面中可以看出，从钢针刚穿刺电池后，电池内部就发生了剧烈膨胀现象。而后，电池单体瞬间爆炸，同时伴随有起火现象，电池开始剧烈燃烧，电池内部物质向外喷射而出。很显然，该款三元锂电池单体没能通过穿刺测试。
不过穿刺测试确实是相对比较严苛的测试方法，在日常驾驶中，哪怕发生比较严重的交通事故，也很难触发这个场景。
811电池是什么？
我们俗称的811电池是NCM811三元锂电池，即正极材料中为镍钴锰，同时含量比例为80%：10%：10%的三元锂电池，是目前最高能量密度与最高技术含量的锂电池。由于NCA电池技术壁垒高，且日企垄断了NCA材料市场，中国电池制造商在多重因素下，大多选择NCM路线。
而使用NCM811电池的主要目的就是提升能量密度。现在多以523和622型为主，单体能量密度在200Wh/kg，而NCM811电池一举突破300Wh/kg，相当于能量密度提升了50%，这相当于同样体积的电池仓，可以携带更多的锂电池，或者大幅降低锂电池质量。
此外，811电池的成本也相比其他电池要更低，因为钴的成本一直在上涨，减少钴的含量就可以降低生产成本。在使用811电池后，普遍成本可以降低8%的成本。以特斯拉Model 3为例，它使用的2170电芯将正极材料中所需钴的含量降低到 10%以下，甚至低于其他电池产商生产的下一代NCM811电池中钴含量。
当然，凡事有利就有弊。811电池存在的安全隐患也要比其他电池更大。随着镍含量的提高，正极材料的稳定性随之下降，在遇到高温、外力冲击等情况时，高镍电池会存在安全隐患，且高镍电池充电时产气会导致电池鼓胀也是一个待解的问题。作为应用到汽车产品中的关键部件，高镍产品在安全方面仍然需要有更大程度的改进，可以说这是未来三年要努力克服的问题。
不过值得一提的是，不光811电池不能顺利通过穿刺测试，由于三元锂电池的特性，至今没有任何一款锂电池可以顺利通过该测试。
根据工业和信息化部公布的GB 30381-2020《电动汽车用动力蓄电池安全要求》中，特别提出了电池系统热扩散试验，要求电池单体发生热失控后，电池系统在5分钟内不起火不爆炸，为乘员预留安全逃生时间。
哪些车搭载了811电池？
前几天，广州市的一台广汽新能源Aion S汽车在无充电的情况下突然着火，且火势凶猛并伴有浓烟，着火点或位于后尾箱，并可听见小程度的爆炸声。
尽管目前尚不清楚是否起火原因，但这台车就搭载的是811电池，这让Aion s的电池能量密度达到了180Wh/kg，在电池组容量为58.8kWh的情况下，便可以轻松突破500km续航大关。
此外宝马X1插电混动版本、蔚来ES6、吉利几何A，以及刚刚上市的小鹏P7等车型，均搭载了NCM811电池，换句话说，如果想要实现更长的续航表现，搭载811电池似乎是最快、成本最低的方案。
当然，811电池的安全性就像当年被诟病无数的双离合变速器一样，尽管天生就存在缺陷，但凭借着其他方面出色的表现依然无法令人拒绝，未来如何在续航、成本、安全等方面做出综合考虑，对汽车厂商来说，也是一个值得思考的问题。
此外，未来三元高镍材料的安全性可以通过材料改性优化、表面包覆、调整电解液和负极材料等方式来逐步解决。而另一方面，动力电池包内的其他设备也在进步，比如电池管理系统，比如各种传感器等等，它们也能弥补一部分电池在安全性能方面的不足。不过，想要让811电池安全性有质的飞跃，肯定还有很长的一段路要走。
本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。

4. 电动车发生碰撞后，是漏电还是起火更加危险

电动汽车是由电能为车辆提供动力来源，由于电动汽车的特征，人们一想到电动汽车碰撞，通常就会想到电池是否会漏电还是起火更危险。在人们的潜意识当中，电动汽车也跟手机、电脑这类电子产品一样，关于漏电还是敬而远之比较稳妥。但是话说回来，车辆作为交通工具，使用环境非常复杂，对于电动汽车而言，从漏电和起火上面来说，起火是比漏电更危险的。

再者从电池的材料上面来说，电池的负极材料一旦遇到空气，从起火到爆燃，也只有几秒的时间，总而言之，电动汽车碰撞后漏电最终的保护方式都将严格执行保护要求。而起火是不可控的带来的危险也是比较严重。

5. 比亚迪曝光穿刺测试，原来三元锂电池爆炸威力这么大

3月29日，比亚迪正式宣布推出“刀片电池”，我们可以将其理解为全新一代“磷酸铁锂”电池，并不是此前我们常常听到的三元锂电池。那么，刀片电池的优势在哪呢？

编辑分析，刀片电池最早将会在2021年底大面积投入量产，2022年或会和其它汽车厂商合作，很难于今年开始大面积量产。王传福曾透露，刀片电池的诞生其实是为了我国动力电池发展的路线“纠偏”。通过他的观点，我们也可以相信，王传福是想用刀片电池，打破目前三元锂电池独霸市场的局面。与此同时，刀片电池的出现也会逐渐影响消费者对于动力电池安全的思考。

安全问题从来都不可忽视，作为相对新兴的电动汽车领域则更显重要。无论是自动驾驶致人死亡，亦或是动力电池致人死亡，生命面前，一切的狡辩都面目可憎。对关乎安全的问题，有关部门和厂家都应该防患于未然，才能确保万无一失。尽最大努力保护消费者生命和财产安全，是最正常也最为重要的事。

本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。

6. 同样有电池的混动车和电动车，为啥电动车更容易自燃

电动车用久了，车内连接线路容易老化短路。此外，未经授权的改装(取消限速、安装电池等。)也会造成短路。如果车内电线短路，外部温度过高，很容易烧毁。自从新能源汽车进入大众生活以来，火灾、自然等事故屡见不鲜，每一次事故都引起了市场的高度关注。最近特斯拉、蔚来、荣威、比亚迪四大新能源电动车品牌火了。这说明大家对新能源汽车非常重视，对其发展寄予厚望，这是好事；但与此同时，新能源汽车发展的任何纰漏都暴露无遗，可谓一步棋。

汽车行驶时，由于气流的作用，电池处于散热状态。但是车一停，车就熄火了，冷却系统也不工作了。此时电池的热量没有完全散失，热量局部集中。此外，零件老化会加剧电池内部的反应，导致高温和燃烧。电动车主要有四种燃烧场景，充电时燃烧；电池运行或放置引起的燃烧；碰撞和翻车引起的燃烧；涉水造成的烧伤。尽量避免突然刹车。频繁急刹车会影响制动灵敏度，消耗电池容量。速度不要太快。速度越快，电池损耗越大。

7. 从特斯拉纯电动到蔚来ES8，电动汽车为什么如此惧怕寒冬

首先你应该知道的是，碰撞事故最容易引发纯电动汽车的自燃事故，因为这可以导致电池组件受到穿刺等致命的伤害，从而导致大规模短路并造成热失控起火燃烧。针对这种情况国际上有专门针对电动车的模拟碰撞测试，以此来检查电池系统的自我保护安全系数。

所以总结下来就是，购车前一定要先检查车辆是否针对电池包进行了完整的安全测试，现在许多发生自燃事故的车型，后来调查的结果都是为了提高产量，而省略了相关安全测试，这是不行的。首先就是几何 A 实现了20万内同级独有的 L2自动驾驶系统，和特斯拉可以直接对标，在开启自动驾驶时，几何 A 四周的传感器可以始终让你保持在道路中央行驶，并且检测四周的车辆，必要的时候采取制动和躲避措施，就算是你驾车的时候突然犯困，也不会因为你的注意力下降而引发事故了。同时几何 A 还提供了360度的全景倒车影像，让你不用下车就能了解到车辆周围的一切实况信息，对于新手来说，可以几大的避免事故的发生。

8. 比亚迪官方的刀片电池穿刺实验可信度高吗

非常高兴回答题主的问题，小编作为新能源汽车爱好者，相信自己对于刀片电池的一些看法，可以给小伙伴们带来一些帮助。

而且从资本市场上来看，比亚迪的股票从之前的40一路飙升到160，现在已经在一次，达到了最高的290左右。可见在资本市场中，很多资本大佬也是相当看好比亚迪的技术储备的，否则也不会一直股价飙升到这种地步。

小编认为，随着比亚迪重视技术的进一步发展，他现在的电动车技术储备以及产品性能已经完全超越了我国各种其他品牌，完全可以称之为国产新能源领域当之无愧的第一名。

小伙伴们对于刀片电池还有什么不同的看法吗？可以一起来讨论一下。

9. 锂电池电动车为什么会起火

1、过充过放：电池组中存在电芯电压的不平衡性，若不能进行自动调节，直接进行充电或放电，将会导致电池出现过充或过放。过充轻则损坏电池，重则导致电池起火；过放轻则损坏电池，重则导致无人机在飞行中突然断电坠机。
2、撞击和穿刺：电池在受到撞击、挤压等外力的作用下出现变形或被尖锐物体刺穿，可能会导致电芯的正负极片短路，使电池冒出大量的浓烟，甚至着火。
3、进水短路：户外进行植保作业的环境复杂，大多数农田的水和农药都具有导电性，因此需要时刻保持电池接口、无人机电源接口的干净
如你的电池不慎进水，千万不能大意，请立即对电池进行隔离，可能刚开始看起来电池一切正常，等水慢慢的渗入到电池内部，可能会冒出大量的浓烟，甚至着火。
早期的农业植保电池脱胎于航模电池，结构相对简单，使用过程中容易出现很多问题。之后改进过的电池有与飞控实时通讯的功能，但依然存在许多安全隐患，比如新旧电池搭配使用、过充和过放等。
4、不同规格并联充电、新旧电池混用
直到极飞P系列植保无人机“智能电池”的诞生，针对农药腐蚀、防摔都做了大幅度提升；冬季还有自动加热功能；XBMS电源管理系统可以防止过充过放的情况发生；使得植保无人机电池的安全性能大幅提升。