結(jié)構(gòu)上更加安全的刀片電池，為什么剛剛上路，就爆發(fā)出這么多自燃事故？
編者按：本文來(lái)自微信公眾號(hào)20社（ID：quancaijing_20she），作者：王曉玲，創(chuàng)業(yè)邦經(jīng)授權(quán)轉(zhuǎn)載。
今年，比亞迪絕對(duì)算得上車市頂流，銷量與股價(jià)一路上漲，當(dāng)然離不開刀片電池的加持?？上?，此起彼伏的自燃事件屢上熱搜，也讓刀片電池成了“迪王”的沉重王冠。
(資料圖)
8 月 16 日，四川一位車主稱自己剛剛上牌 3 天的比亞迪漢千山翠發(fā)生自燃。目前當(dāng)?shù)叵婪Q具體原因還在調(diào)查中。這是比亞迪新能源轎車旗艦車型的限量版，目前售價(jià) 32.98 萬(wàn)元。而車主稱車沒(méi)有暴曬過(guò)，剛開出車庫(kù)就冒煙。
今年 1 月，一輛比亞迪唐 DM-i 在拖車上發(fā)生自燃。3 月，上海一輛比亞迪唐 DM-i 在非充電狀態(tài)自燃。8 月，深圳路邊的一輛黑色比亞迪漢 EV，底盤以及前艙的位置不斷有濃煙冒出，隨即起火。
這不是我們能夠搜索到的全部相關(guān)新聞。不過(guò)，上面這幾個(gè)案例的共同點(diǎn)，除了這些車輛都搭載了刀片電池，還有就是，自燃原因看起來(lái)都與外界因素?zé)o關(guān)。由于今年的多起自燃事故，已經(jīng)有人將刀片電池稱為“自燃王”。
比亞迪并未對(duì)此起彼伏的自燃事故給出公開回應(yīng)，但在今年 4 月和 7 月，分別發(fā)起了車輛召回。兩次召回涉及超過(guò)六萬(wàn)輛電動(dòng)車。
兩年前橫空出世的刀片電池，有很多優(yōu)勢(shì)，除了更換刀片電池后，比亞迪新能源的汽車電池組的平均成本將下降 30%，讓外界印象最深的當(dāng)然是安全性。
刀片電池剛上市時(shí)，主打的就是安全性。當(dāng)時(shí)的針刺實(shí)驗(yàn)，給業(yè)界帶來(lái)了不小的刺激和震撼。
“自燃王”一說(shuō)，并沒(méi)有什么象樣的數(shù)據(jù)支撐。但是，磷酸鐵鋰原本就比三元鋰電池更加穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)上更加安全，通過(guò)了極端針刺實(shí)驗(yàn)的刀片電池，為什么剛剛上路，就爆發(fā)出這么多自燃事故？
一個(gè)小洞惹的禍？目前唯一能夠獲得的官方資料，是比亞迪的召回備案。
在國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局網(wǎng)站公布的備案公告中，比亞迪給出的召回理由是：動(dòng)力電池包托盤由于制造存在缺陷，托盤透氣閥的安裝面不平整，存在進(jìn)水風(fēng)險(xiǎn)，這可能會(huì)導(dǎo)致動(dòng)力電池系統(tǒng)電氣回路故障，極端情況下會(huì)引起動(dòng)力電池?zé)崾Э氐娘L(fēng)險(xiǎn)，存在較大的安全隱患。
雖然只有短短幾句話，但其中有一點(diǎn)關(guān)鍵信息，“動(dòng)力電池包托盤安裝不平整，帶來(lái)較大安全隱患”。
那么，電池包托盤安裝得不平整為什么會(huì)有進(jìn)水風(fēng)險(xiǎn)，又為什么會(huì)引起是電池?zé)崾Э啬兀?/p>
有一個(gè)案例能很好地回答這個(gè)問(wèn)題。
2021 年 10 月，海南的一家比亞迪 4S 店發(fā)生了一場(chǎng)奇異的火災(zāi)。一輛比亞迪純電動(dòng)車由于儀表盤故障，被運(yùn)到 4S 店維修。一般故障車是由卡車運(yùn)到 4S 店，然后在卡車上搭上木板卸下，但是，這輛電動(dòng)車在卸車過(guò)程中，底盤，也就是電池部分突然起火。
一般常見的電動(dòng)車起火事故，主要因撞車導(dǎo)致電池受損。但這輛車在起火前，顯然沒(méi)有來(lái)自外力的撞擊。
所以消防部門把調(diào)查重點(diǎn)放在了電池上。首先，要確定自燃是由電池內(nèi)部自身故障造成，還是外部作用引起電池起火。其實(shí)電動(dòng)車事故原因認(rèn)定沒(méi)有想象的那么簡(jiǎn)單，特別刀片電池結(jié)構(gòu)堅(jiān)固緊密，且存在一定電量，在拆解時(shí)會(huì)有觸電和燃燒爆炸危險(xiǎn)。
但是，在這起事故中，由于 4S 迅速將火撲滅，車身其他部分沒(méi)有燒及，比較完整的保存了下來(lái)。在檢查車身后，電池護(hù)板上的一個(gè)一分錢硬幣大小的孔洞，引起了調(diào)查人員的注意。
這個(gè)小洞會(huì)不會(huì)是被火燒出來(lái)的呢？為了排除這個(gè)可能，調(diào)查人員用噴槍試了試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，護(hù)板防火性能相當(dāng)不錯(cuò)，噴槍無(wú)法燒透。
那么就只剩下一種可能，這個(gè)洞是由于行駛過(guò)程中愛撞擊破損形成的。電池護(hù)板，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，充分考慮了防火性能，但看來(lái)耐磨性能不足。
而海南當(dāng)?shù)啬菐滋煊捎谙掠陮?dǎo)致路面積水，所以電池內(nèi)部就被雨水浸泡了。而電池包內(nèi)部，可不只有電池，還有各種用來(lái)傳統(tǒng)信號(hào)的線。卸車時(shí)，車輛前傾，雨水也在電池包里向前集中，于是把電池和各種線都泡進(jìn)了水中，于是發(fā)生短路造成電池?zé)崾Э仄鸹鹑紵?/p>
這個(gè)事故的調(diào)查經(jīng)過(guò)，后來(lái)由?？谑邢谰仍ш?duì)公開發(fā)表在《消防科學(xué)與技術(shù)》上。
脆弱的“包裝盒”具體來(lái)說(shuō)，刀片電池結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單分為以下四個(gè)部分：
?最底下的護(hù)板，主要起保護(hù)作用，其用鉚釘鉚在電池包底部，可應(yīng)對(duì)日常的小剮小蹭，不至于對(duì)電池包本體造成沖擊，有損傷可單獨(dú)更換。
?蜂窩結(jié)構(gòu)的電池包托盤，自身吸能和抗沖擊性強(qiáng)，不易在磕碰中受損而更換電池。
?密封壓板。
?電池芯。
而比亞迪公告中的電池包托盤和事故調(diào)查報(bào)告中的護(hù)板，并不是一個(gè)部件。
兩者對(duì)部件問(wèn)題的描述也不一樣。
在事故調(diào)查報(bào)告中稱，“同類型車底盤，都有不同程度的撞擊痕跡，有部分車輛的車片電池包下護(hù)板被撞擊已經(jīng)受損，嚴(yán)重的已經(jīng)出現(xiàn)孔洞等情況?！?/p>
比亞迪的公告中則稱，托盤透氣閥的安裝面不平整，存在進(jìn)水風(fēng)險(xiǎn)。
不過(guò)，最終結(jié)果都是進(jìn)水帶來(lái)自燃風(fēng)險(xiǎn)，而兩者的聯(lián)系似乎可以解讀為，護(hù)板被撞擊是由于電池包托盤安裝面不平整造成的。
另外，事故調(diào)查報(bào)告還指出了另一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)，那就是電池密封蓋材質(zhì)，耐火性能不足，受熱時(shí)短時(shí)間內(nèi)就會(huì)著火變形。
按說(shuō)這個(gè)問(wèn)題也很嚴(yán)重。試想一下，在這個(gè)蓋板之上，就是座艙，如果火勢(shì)蔓延到車身，很容易危及車內(nèi)乘客。
總結(jié)一下，下面的護(hù)板有防火性能，但不夠堅(jiān)固，而上蓋不能防火，可以說(shuō)對(duì)于電池的防護(hù)都不是特別有力，而對(duì)比下來(lái)，整個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)最堅(jiān)固的部分，反而是電池本體。
實(shí)際上，電池本體特別堅(jiān)固，本身就是刀片電池的一個(gè)優(yōu)勢(shì)。刀片電池上市后，除了針刺測(cè)試不起火，永不起火自燃，官方也展示了其優(yōu)異的堅(jiān)固防撞性能。
由于比亞迪刀片電池內(nèi)部上蓋采用“蜂窩”結(jié)構(gòu)，在材料重量相等的情況下，蜂窩結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)更高的剛度和強(qiáng)度。
而刀片電池層層疊加，又運(yùn)用了“筷子”原理，使得整個(gè)電池模組，具有極高的防撞擊和碾壓性能。在這個(gè)性能的展示中，比亞迪曾安排了極其暴力的使用，用 50 噸的重卡碾壓刀片電池模組，外觀也沒(méi)有任何變形，成功抵過(guò)重卡的碾壓。
但在一個(gè)系統(tǒng)中，其中一個(gè)部分十分堅(jiān)固，整個(gè)系統(tǒng)留下安全漏洞的例子并不少見。
一個(gè)最容易想到的例子，就是二戰(zhàn)中，法國(guó)人之所以那么快速地被德國(guó)人擊敗，其中一個(gè)主要原因就是：德國(guó)人迅速的突破了法國(guó)人精心打造的、號(hào)稱世界上最堅(jiān)固的馬奇諾防線。而且正是這道堅(jiān)固的防線，讓法國(guó)人疏忽了背面的防御。
越來(lái)越薄皮大餡不過(guò)，并不能說(shuō)比亞迪是由于對(duì)于電池本體堅(jiān)固性的自信，而采用了比較薄的“外殼”。而且目前也無(wú)法確認(rèn)其他自燃事件的具體原因。
但是，為了能在有限的空間裝進(jìn)更多的電芯，整個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)變得越來(lái)越薄皮大餡，一直是這幾年的行業(yè)趨勢(shì)。
從 2020 年開始，電芯能量密度的提升速度相比之前有所放緩，電池廠主要通過(guò)做大電芯或者減少結(jié)構(gòu)件的方式來(lái)提高系統(tǒng)能量密度。刀片電池，正是其中的典型代表。
怎么說(shuō)呢，想象一下，一個(gè)柜子，能裝的書是有限的，為了裝更多的書，可以把一部分隔板拆掉。隔板拆掉后，還是放不下，那就把外面的柜板打薄。
在汽車有限的電池安裝空間里，裝進(jìn)更多的電池，體現(xiàn)在設(shè)計(jì)上，就是近幾年 CTP、CTC 等電池集成新技術(shù)不斷推出，方向都是讓汽車給電池讓出更大的空間。
刀片電池采用的是 CTP 技術(shù)。CTP 最早由寧德時(shí)代于 2019 年提出，后來(lái)比亞迪汽車、蜂巢能源等陸續(xù)發(fā)布了各自的 CTP 方案。這個(gè)技術(shù)主要的特點(diǎn)是取消了電池的模組調(diào)，直接把電芯集成為電池包。
但是，直接把電芯安裝到電池包內(nèi)，讓電池容量大幅提升的同時(shí)，也少了一層模組帶來(lái)的支架防護(hù)。
可以這樣理解，在取消模組前，電池是幾個(gè)帶獨(dú)立包裝的月餅，外面是一個(gè)大的包裝盒；改成 CTP 技術(shù)后，月餅就從禮盒裝，變成了一整塊大月餅，而且還是簡(jiǎn)裝。
今年 5 月，比亞迪發(fā)布 CTB 電池車身一體化技術(shù)，則是直接把車身的一部分做成了月餅盒。
而特斯拉 CTC 技術(shù)，原理與此類似，是將電池集成在底盤上，取消了車身底板的橫梁，將其集成在電池上蓋，電池的外框直接充當(dāng)?shù)妆P的骨架結(jié)構(gòu)，與底盤形成了集成化設(shè)計(jì)。
每扔掉一個(gè)盒子，帶來(lái)的能效提升都十分明顯。刀片電池則首次將比亞迪電池系統(tǒng)體積利用率提高至 50% 以上?！氨葋喌?CTB 技術(shù)和傳統(tǒng) CTP 技術(shù)相比，從電池‘三明治’結(jié)構(gòu)變成了整車‘三明治’結(jié)構(gòu)，將車身底板與電池上蓋板合二為一。”比亞迪汽車工程研究院院長(zhǎng)廉玉波介紹稱，比亞迪 CTB 電池系統(tǒng)體積利用率可提升至 66%。
整個(gè)行業(yè)在這個(gè)方向上的努力，仍然沒(méi)有停止。今年 6 月，寧德時(shí)代發(fā)布了第三代 CTP 技術(shù)，將麒麟電池系統(tǒng)集成度推向新高，體積利用率突破 72%。
雖然我們經(jīng)常都吐槽月餅的過(guò)度包裝，但是，禮盒裝月餅，可以直接拎著外出，不用擔(dān)心盒子會(huì)散開。簡(jiǎn)裝大月餅?zāi)?，你得小心翼翼捧著吧?/p>
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