從物理學(xué)剖析:神盾短刀為什么全面優(yōu)于長(zhǎng)刀電池
2024-11-18 18:35:53 來源:

自吉利神盾短刀電池發(fā)布以來,“短刀才是新一代”、“短刀更比長(zhǎng)刀強(qiáng)”逐步成為業(yè)界共識(shí),越來越多的消費(fèi)者認(rèn)識(shí)到神盾短刀電池在安全、快充、壽命等方面全面領(lǐng)先長(zhǎng)刀電池。近日,北京人大附中物理教師李永樂,站在物理學(xué)的角度對(duì)神盾短刀電池進(jìn)行“硬核”講解,再次詮釋神盾短刀電池在物理結(jié)構(gòu)上就全面優(yōu)于長(zhǎng)刀電池。

電池長(zhǎng)度越短、橫截面積越大,電阻、發(fā)熱量就越小

磷酸鐵鋰電池以磷酸鐵鋰(LiFePO4)作為正極材料,碳作為負(fù)極材料,擁有相對(duì)穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)。磷酸鐵鋰電池的充放電過程,其實(shí)就是鋰離子和電子在正、負(fù)極來回?fù)u擺。理論上講,鋰原子在搖擺的過程中是不會(huì)發(fā)生損耗的,但實(shí)際上有可能和電解液發(fā)生副反應(yīng),出現(xiàn)損耗,造成電池容量下降,這也是電池健康度會(huì)越用越低的主要原因。

同時(shí),電池內(nèi)部發(fā)生的是化學(xué)反應(yīng),溫度越高化學(xué)反應(yīng)越劇烈,反應(yīng)越劇烈就會(huì)放出更多的能量,這樣就會(huì)發(fā)生熱失控。而機(jī)械濫用(如擠壓、針刺等外力作用)、電濫用(過充、過放、外短路)和熱濫用(局部熱量累積),正是電池導(dǎo)致熱失控的主要因素。

所以,為保障磷酸鐵鋰電池的安全性,除在日常使用中避免外部碰撞和擠壓外,避免內(nèi)部電流產(chǎn)生過多熱量就尤為重要。根據(jù)英國(guó)物理學(xué)家焦耳提出的電流熱效應(yīng)計(jì)算公式:Q=I^2 Rt(I代表電流,R代表電阻),電流越大,產(chǎn)生的熱量越多。因此在時(shí)間允許的條件下,應(yīng)盡量以慢充的方式對(duì)磷酸鐵鋰電池進(jìn)行充電。在充電電流相同、充電時(shí)間相同的前提下,R(內(nèi)阻)越小,電池產(chǎn)生的熱量就越少。根據(jù)電阻定律的公式R=ρ L/S(R代表電阻,ρ代表電阻率,L代表長(zhǎng)度,S代表橫截面積)。同樣是磷酸鐵鋰電池(ρ相同),在相同的溫度下,電池的橫截面積越大、長(zhǎng)度越短,電阻就越小。

比長(zhǎng)刀電池更短、更厚,神盾短刀發(fā)熱量小、壽命更長(zhǎng)

據(jù)了解,吉利神盾短刀電池的單體長(zhǎng)度只有580mm、厚度18.2mm,而普通長(zhǎng)刀電池的單體長(zhǎng)度是960mm、厚度是13.5mm。相比之下,神盾短刀電池的長(zhǎng)度比長(zhǎng)刀電池縮短40%、厚度增加35%,因此內(nèi)阻更小。神盾短刀電池?fù)碛须娏鳟a(chǎn)生熱量小、溫度均勻的優(yōu)勢(shì),單體電池的一致性得以提高,降低了電濫用的風(fēng)險(xiǎn)。

神盾短刀電池得益于產(chǎn)生熱量小,內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)速度也得以減緩,副反應(yīng)減少,從而實(shí)現(xiàn)壽命的延長(zhǎng)。測(cè)試數(shù)據(jù)顯示,神盾短刀電池?fù)碛?500圈循環(huán)壽命,比長(zhǎng)刀電池的2500圈循環(huán)壽命提升了40%,行駛里程可超100萬公里。私家車如果每年按照2萬公里的平均行駛里程來?yè)Q算,一塊神盾短刀電池可以服務(wù)兩臺(tái)車。

超快充、抗低溫、高安全,神盾短刀就是“刀片式”磷酸鐵鋰電池的最佳形態(tài)

神盾短刀電池單體尺寸的縮小,還可以帶來電池能量密度的提升,以及低溫環(huán)境下更好的放電性能。神盾短刀電池的能量密度達(dá)到192Wh/kg,明顯優(yōu)于長(zhǎng)刀電池的180Wh/kg;在0℃的環(huán)境下,神盾短刀電芯的容量保持率是96.21%,即便在-30℃的環(huán)境中,電池容量仍可達(dá)90.54%,而長(zhǎng)刀電芯在兩種環(huán)境溫度下對(duì)應(yīng)的電池容量分別是90.32%和78.96%,耐低溫性能顯著落后。

此外,神盾短刀電池在快充方面的性能同樣優(yōu)于長(zhǎng)刀電池。據(jù)測(cè)試,長(zhǎng)刀電池10~80%SOC的充電時(shí)間是26分鐘,平均充電倍率為1.61C,而神盾短刀電池的充電時(shí)間只有17分4秒,平均充電倍率為2.45C。

據(jù)了解,神盾短刀電池還擁有軍工級(jí)的安全,神盾短刀電池?fù)碛熊姽ぜ?jí)的安全。不僅電芯可經(jīng)受8針同刺與5.8mm真彈槍擊貫穿試驗(yàn),單一電池包更是成功連續(xù)挑戰(zhàn)“海浪浸泡、高原極寒、高頻刮底、26噸暴力碾壓、單包側(cè)柱碰、火燒炙烤”六大魔鬼串行測(cè)試。

高安全、長(zhǎng)壽命、超快充、低溫性能好,這些性能指數(shù)全面詮釋了吉利自研、自產(chǎn)的神盾短刀電池,就是 “刀片式”磷酸鐵鋰電池的最佳形態(tài)和最優(yōu)解。

“新一代動(dòng)力電池及電混技術(shù)分享會(huì)”廣州站開啟,院士、專家交口稱贊

11月12日,“新一代動(dòng)力電池及電混技術(shù)分享會(huì)”廣州站也順利開啟,與會(huì)的行業(yè)專家圍繞電池行業(yè)發(fā)展、神盾短刀電池與雷神EM超級(jí)電混等技術(shù)領(lǐng)域,做出了精彩分享。

神盾短刀電池的獨(dú)特性能,更受到了業(yè)內(nèi)專家的一致肯定。中國(guó)工程院院士、清華大學(xué)化學(xué)工程系教授金涌,此前在一次行業(yè)論壇上就公開表示:“吉利神盾短刀電池在結(jié)構(gòu)創(chuàng)新方面展現(xiàn)出了卓越成果,這些創(chuàng)新舉措為鋰電池的結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供了優(yōu)秀范例。”在2024世界新能源汽車大會(huì)上,中國(guó)科協(xié)主席、世界新能源大會(huì)主席萬鋼在參觀吉利展臺(tái)時(shí)表示:“吉利自研自制的神盾短刀電池長(zhǎng)度較長(zhǎng)刀減小,在循環(huán)和安全方面,尤其是充電方面有了很大的提升,并且在車輛適配性、空間利用率與熱管理方面表現(xiàn)的更好。”

率先搭載神盾短刀電池的吉利銀河E5,也成為了當(dāng)下最火爆的純電SUV之一。數(shù)據(jù)顯示,銀河E5自上市以來,屢屢刷新A級(jí)純電SUV市場(chǎng)的交付速度紀(jì)錄,成為最快上市突破1萬、2萬、3萬、4萬輛的A級(jí)純電SUV。剛剛過去的10月份,銀河E5熱銷15730輛,為年輕家庭用戶撕開了“高質(zhì)優(yōu)價(jià)”的市場(chǎng)切口,也有力印證了神盾短刀電池正成為新時(shí)代新能源消費(fèi)者的動(dòng)力電池首選。

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