3月29日，比亞迪舉行了“刀片電池”的發(fā)布會，在發(fā)布會上比亞迪正式推出“刀片電池”，同時宣布了這款電池在重慶工廠已經(jīng)量產(chǎn)下線。

通過這次的發(fā)布會，比亞迪將會讓磷酸鐵鋰電池重新回到主流位置，并且比亞迪將向整個新能源車行業(yè)開放共享，以促進”刀片電池”的普及。

在應用方面，比亞迪刀片電池將首發(fā)搭載在比亞迪漢車型上，這款中大型純電動轎車計劃于今年年中上市。相關(guān)參數(shù)顯示，作為首款搭載刀片電池的產(chǎn)品，比亞迪漢NEDC里程超過600公里。

動力電池的瓶頸

動力電池的成本一直都占據(jù)著電動車整車成本的40%以上，因此如何在保證續(xù)航的同時降低成本是電池廠商研究的方向。

另一方面，提高電池的能量密度，增加續(xù)航里程也同樣重要。

對于提高電池能量密度的方法并不多，無非是在電池種類和配比上進行研發(fā)或者對電池結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，顯然電池配比的優(yōu)化提升空間已經(jīng)變得越來越小了，從電池結(jié)構(gòu)來入手或許是不錯的方法。

比亞迪正是選擇了對電池結(jié)構(gòu)進行再研發(fā)，結(jié)合磷酸鐵鋰材料推出了刀片電池，使得電池在提升能量密度的同時控制住了電池的成本。

何為刀片電池

從結(jié)構(gòu)來說，比亞迪的刀片電池同樣屬于CTP技術(shù)的一種，CTP全稱為Cell To Pack，它將電芯直接集成到電池包（傳統(tǒng)電池包采用的是從單體——模組——電池包的成組方式）。

和寧德時代此前發(fā)布的CTP技術(shù)理念相同，它們都是將電芯直接集成為電池包，省去了中間模組環(huán)節(jié)。

不過比亞迪的技術(shù)顯然要更加的“激進”，采用的是完全無模組方式，難度更大也更為徹底；寧德時代則是以大模組替代小模組的方式。

CTP并不是很先進的技術(shù)，為什么早不采用，主要是以前對電池包設計的安全冗余度過高，現(xiàn)在技術(shù)更自信，通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化可以省去或簡化模組零部件，從而提高單位電池的能量密度。

刀片電池特點

從比亞迪披露的專利來看，刀片電池是把電芯長度拉長，厚度做薄，做成430mm甚至2500mm的超長電芯，其電芯是兩端出極耳。

和傳統(tǒng)方形電池相比，呈現(xiàn)“扁平”和“長條”形狀，通過陣列方式排布在一起，像“刀片”一般插入電池包的一種電池設計工藝，因此名為“刀片電池”。

在電池包總體積一致的情況下，現(xiàn)有的電池PACK結(jié)構(gòu)，多出了各模組的側(cè)板、端板、緊固件、橫梁、縱梁等組件；而采用了CTP技術(shù)的比亞迪電池包，除去電池管理系統(tǒng)、配電箱等組件，包內(nèi)空間利用率大概在62%左右。受到不同的電芯布局方式影響，包內(nèi)空間利用率分別為55%到65%，如有需求甚至可以達到80%。

由于零部件的減少，帶來重量的減少，因此單位質(zhì)量能量密度也能夠提高，整車續(xù)航里程也能提高。采用CTP技術(shù)的電池PACK，帶電量約增加20%-30%，續(xù)航里程也能提升20%-30%。

作為對比，采用CTP技術(shù)的比亞迪磷酸鐵鋰電池包（刀片電池）的重量比能量密度已經(jīng)達到了180Wh/kg，和當下采用NCM811電芯的電池包相當了。

刀片電池的優(yōu)勢

1.安全性：磷酸鐵鋰>三元鋰

磷酸鐵鋰的熱穩(wěn)定性是目前車用鋰電池中最好的，電熱峰值大于350℃，當電池溫度處于500-600℃高溫時，其內(nèi)部化學成分才開始分解。

三元鋰電池的熱穩(wěn)定性較差，300℃左右就開始分解，因此對電池管理系統(tǒng)的要求非常高，需要防過溫保護裝置和電池管理系統(tǒng)來保護電池的安全。所以在高溫條件，磷酸鐵鋰的安全性相對較高。

在比亞迪的針刺穿透測試中，同樣的測試條件下，三元鋰電池在針刺瞬間出現(xiàn)劇烈的溫度變化，表面溫度迅速超過500℃，并發(fā)生極端熱失控，開始劇烈燃燒，電池表面的雞蛋被炸飛。

傳統(tǒng)磷酸鐵鋰電池在被穿透后無明火，有煙霧從電池卸壓閥噴出，表面溫度達到了200℃~400℃，電池表面的雞蛋被高溫烤焦。

比亞迪”刀片電池”在穿透后無明火，甚至無煙霧，電池表面的溫度僅有30℃左右，電池表面的雞蛋無變化。

正是基于成本和安全角度考慮，比亞迪的刀片電池是采用了磷酸鐵鋰材料，同時相比于傳統(tǒng)的磷酸鐵鋰電池，”刀片電池”內(nèi)芯采用特殊的極耳結(jié)構(gòu)設計，使其內(nèi)部出現(xiàn)短路的幾率極低；即便發(fā)生極端情況，電芯內(nèi)部也不會出現(xiàn)劇烈反應，進一步降低了自燃風險。

2.壽命：磷酸鐵鋰>三元鋰

電池壽命是電池在多次完全充放電后的電量衰減，一般電動車電池充滿后衰減到原有80%電量就代表電池該換了。

 磷酸鐵鋰電池的完全充放電循環(huán)次數(shù)大于3500次后電量才會衰減到原有的80%。也就是說如果每天充放電一次，磷酸鐵鋰電池也要將近10年才出現(xiàn)明顯衰減現(xiàn)象。

“刀片電池”延續(xù)了磷酸鐵鋰技術(shù)的長壽命優(yōu)勢，可實現(xiàn)循環(huán)充放電3000次以上、行駛120萬公里以上的壽命水平。

作為對比，三元鋰電池完全充放電循環(huán)大于2000次會開始出現(xiàn)衰減現(xiàn)象，也就是大概在6年的時間，當然通過電池管理和車輛電控系統(tǒng)也可以稍微延長一點電池壽命，但是也只能是稍加延緩。

刀片電池存在什么風險

有優(yōu)勢同樣也具有劣勢，取消或減少模組環(huán)節(jié)，也會帶來一些風險。傳統(tǒng)三級結(jié)構(gòu)的電池Pack，因為有模組的存在，所以碰撞安全多了一層保護。

采用CTP技術(shù)的電池Pack，除去Pack的邊梁，電芯將直接承受碰撞的沖擊。

另外，CTP對電芯一致性的要求更高，電芯由于充放電膨脹造成的形變和散熱性能變差不可忽視，一旦單個電芯發(fā)生故障，可能會涉及到更換整個電池包，而不是之前只需更換某一個模組，維修成本會大幅增加。

開放共享全球合作

此外，在發(fā)布會上，比亞迪集團副總裁兼弗迪電池董事長何龍表示：“幾乎你能想到的所有汽車品牌，都在和我們探討基于”刀片電池”技術(shù)的合作方案，相信大家很快就能看到、聽到”刀片電池”更多精彩的消息。”

比亞迪”刀片電池”將向整個新能源車行業(yè)開放共享，以促進”刀片電池”的普及，讓行業(yè)和消費者受益。比亞迪希望從”刀片電池”開始，加速低安全性電池的快速淘汰，引領(lǐng)新能源車行業(yè)進入良性發(fā)展的快車道。

磷酸鐵鋰重回主流——降本增效

從熱穩(wěn)定性、安全性、使用壽命以及成本來看，磷酸鐵鋰電池是具有優(yōu)勢的，在能量密度上，通過電池包的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，使得磷酸鐵鋰電池的能量密度大幅提升。

而在最關(guān)鍵的安全性上，刀片電池的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢也讓電池不再自燃，對于電動車的使用安全來說是無疑是顛覆性的。

相信通過刀片電池技術(shù)，磷酸鐵鋰電池將重回主流。

作者 | 皆電 周師兄

—The End—

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