2008年,比亚迪推出了第一款电动汽车F3-DM,也是国产第一款新能源汽车。在同一年,大洋彼岸的特斯拉也推出了第一款车Roadster(Model3的前身)。谁也不曾想到,当初不起眼的两家企业,日后颠覆了全球汽车产业格局。圈内时常将特斯拉4680电池与比亚迪刀片电池放在一起比较,二者到底有什么区别呢?
先说二者的共同点:特斯拉4680与比亚迪刀片电池都是由正极材料、负极材料、电解质、隔膜和封装外壳组成。目前新能源汽车动力电池正极材料主要有磷酸铁锂和三元锂,负极材料主要是石墨,其余组成大同小异。业内对于锂电池的研究主要聚焦在正极材料方面。
1、封装工艺不同
比亚迪刀片电池采用方形叠片结构,长方形金属外壳封装。而特斯拉4680电池则采用大圆柱封装工艺。
2、能量密度不同
现阶段比亚迪刀片电池能量密度约为140Wh/kg,而特斯拉4680电池能量密度则要高很多,4680的含义是电池直径46mm、高度80mm,体积大了一圈,能量密度显著提升。
3、技术路线不同
比亚迪刀片电池走的是磷酸铁锂技术路线,磷酸铁锂的优势在于安全性好、寿命较长,但是能量密度不高。特斯拉4680电池目前采用三元锂技术路线,主打能量密度高。
刀片电池也好,4680电池也罢,最重要是安全合格。这里面就要引入锂电池原位产气的概念了。锂离子电池在整个正常充放电循环中会伴随不同程度的产气膨胀,一旦产气量、内压膨胀力异常过度,就会危及电池安全,易发事故。国内很多新能源车企、锂电厂商、高校、科研院所、检测机构都在积极研究“锂电池原位产气”。
“何时产气、产气量多少、产气速率如何变化、产气成分有哪些、连续或非连续产气有何不同”等等科学探究,都要借助高端精密的锂电池原位产气测试仪器来进行实验。
在业内,现有的做法是基于传统“阿基米德法”原理来进行测量,其间要经过“浮力传感器—电信号—力数据—产气数据”多重转换,这种方法存在数据误差大、结果难复现的弊端。由于技术原理的局限,“阿基米德法”仪器仅适用于软包电池,对于刀片电池、4680电池这类硬包电池的原位产气行为难以监测。
基于此,武汉电池新能源研制的电弛DCGPT原位产气量测定仪应运而生。电弛DCGPT采用超微量气体流量技术(专利气体测量单元),摒弃“阿基米德法”复杂转换的做法,直接将气体引入超微量测量模块,测试精度达30μL,可实时连续原位监测锂电池产气行为。没有了中间过程的因素干扰,测试更高效、数据更精准,结果易重现。电弛DCGPT不仅可以测试刀片电池(方形)、4680电池(圆柱)及其他固态电池,对于钠离子电池或其他新兴电池产品也同样适用!
当前,新能源赛道竞争激烈,高密度能力电池技术竞相发展,掌握电池原位产气规律,进一步优化电池材料体系和电解液,提升产品安全性能至关重要。电弛DCGPT凭借出众的产品优势得到众多客户喜爱,助力中国锂电技术创新!
参考资料
图2:杨绍斌,梁正,化学工业出版社,《锂离子电池制造工艺原理与应用》,2020年
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