下图是著名的比亚迪针刺实验:大容量三元、大容量磷酸铁锂、刀片磷酸铁锂电池三者针刺实验对比。(详细视频大家可以在网上找到) 我们知道,锂电池是否会发生热失控,跟内短路严重程度有关。假设该锂电芯内阻为 Rc,则内短路电阻100~200Rc时,内部发热比较明显;当内短路电阻下降到10~20Rc时,内部发热就更严重了,继续下去会发生热失控;当内短路电路快接近Rc时,内部短路电流急剧上升,热失控爆发。当然热失控爆发还跟另一个因素有关,就是正极材料的热失控温度,三元材料是200°C左右,磷酸铁锂是400°C左右。有了这些知识,我们来分析比亚迪针刺实验结果: 大容量三元:针刺深度足够,内短路程度严重,加上三元热失控温度低一些,很快发生热失控—合理。大容量磷酸铁锂:针刺深度足够,内短路电阻跟大容量三元差不多,但是相同容量的磷酸铁锂内阻更大,导致实际短路电流比三元的低,内部温度没有三元的高,无法到达磷酸铁锂热失控温度,于是只喷白烟。刀片电池:跟“2“相比,刀片电池内阻更大,导致短路电流更小,再加上薄刀片散热快,所以内部升温较少,连电解液蒸发温度都不到,所以白烟都没有。 那么是否可以说“磷酸铁锂电池“或”刀片电池“不可能产生热失控呢?答案是”No“. 现实中的锂电池是这样工作的: (1). 很多电池串联在一起:不要小看这个串联,当其中一个锂电芯发生内短路时,如果串联回路没有被断开,其他所有电池会向这个“内短路电芯灌电流,使得内短路程度越来越严重。依然可能造成热失控。 (2). 锂电池工作的场景比较复杂,尤其是动力锂电池:有时大电流充电有时大电流放电、有时工作环境温度很高等,大电流工作时内部会生热,如果散热系统效率不高或者出问题,锂电池内部温度也会增加拫快的。 (3). 现实世界的内短路跟针刺也不一样:一般内短路分两种情况,一种是隔膜开裂导致正负极材料短接,另一种情况是锂枝晶或其他因素导致正负集流体短接。这两种情况更像“人的癌症”一样,有一个逐步生长恶化的过程。 磷酸铁锂电池确实热失控更难一些,但并非不可能,尤其是多个锂电池串联在一起工作时,跟单个针刺实验场景完全不同。 不否认比亚迪通过发布这个实验确实带来了销量的增长,但这是磷酸铁锂材料本身的特性所致,其他任何厂家都会做磷酸铁锂电池。至于刀片电池,其实96cm长的刀片不是一个好设计,以后有机会再讨论。