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详解“刀片电池”:电动汽车后补贴时代下,比亚迪的“攻城利器”?

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汽车出行
作者:周到
2020-04-01 20:30
最近讨论得沸沸扬扬的刀片电池,到底会为比亚迪和中国新能源汽车产业带来哪些变化?

因电池热失控而导致的起火和爆炸,已经成为阻碍我国乃至全球新能源汽车发展最大隐患。对此,普通消费者尤其关注。每当有新能源汽车失火的消息传出,都会引发人们的广泛讨论。“电动车电池不安全”,成为了“电动黑”们的口头禅。

3月29日,在经历了漫长的蓄势和等待后,比亚迪的刀片电池技术终于对外亮相。该公司董事长王传福表示,刀片电池相比较其他电池技术最大的突破在于,通过了动力电池领域最为严苛的安全测试——针刺测试,“将自燃从新能源汽车的字典里彻底抹掉”。而在安全之外,刀片电池还能够改善车辆电池包内部的空间利用率,让能量密度较低的磷酸铁锂电池包,也达到了接近三元锂电池的水平,从而改善车辆续航里程。

对于刀片电池的优势和效果,王传福和刀片电池的生产商——弗迪电池公司的董事长何龙进行了两个小时的“安利”。不过这项黑科技从技术原理上看,是如何实现的呢?为何该技术对于比亚迪而言是最重要的杀手锏?

比亚迪刀片电池结构原理
(比亚迪刀片电池结构原理)

“刀片电池”这个名字的来历,便是独树一帜的电池形状。与传统的方形电池不同,刀片电池的正极片、负极片和隔膜都做成了长方形的片状结构。其中,正负极片的尺寸如图所示,长宽比超过了10:1的地步。在叠片并装配盖板、侧板、隔圈etc后套壳构成电芯。相比较整个电芯接近1米的长度和9厘米的宽度,电芯厚度仅为13.5毫米,因此所谓“刀片电池”倒也名副其实。

比亚迪这样做的原因有不少,其核心目的有三个:提升电池安全性,增加电池包空间利用率,以及增加其所主打的磷酸铁锂电池的竞争力。首先是安全方面,在采用了叠片结构的基础上,比亚迪还在刀片电池上运用了高温“陶瓷电池”技术,即在高风险安全位点全面使用了耐高温和拥有绝缘性能的高温陶瓷图层(覆盖了极耳和极柱)。这些措施让电芯在发生内部短路时,不会发生像三元锂电池那样剧烈的反应。事实上即使在堪称业界“最严格”的针刺实验下,刀片电池的最高温度也仅在60摄氏度左右。结合结构更加稳定的磷酸铁锂电池材料,刀片电池因热失控而发生自燃的几率被大幅降低。

刀片电池热稳定性对比

(刀片电池热稳定性对比)

不过即使是能量密度最高的NCM811三元锂电池,因电池热失控而导致的火灾案例也并不多。实际上,外界过分的渲染让电动汽车这项新生事物承担了太多不可承受之重。事实上,现阶段阻碍其走入寻常百姓家的最大原因,在于人们的续航焦虑问题无法解决。尤其是对于能量密度存在“天生短板”的磷酸铁锂电池来说,要改善电池包的系统能量密度,也许只能从工程结构角度下手,刀片电池便是这一路线的最新成果。

众所周知,无论是三元锂电池,还是传统的方形磷酸铁锂电池,其都需要由电芯构成模组,再由模组排列组成电池包。这其中,电池包内部还需要加入横向和纵向的梁以加强结构。此外,模组之间还需要线束的连接,这些结构件都占用了本已宝贵的电池包内部空间。而刀片电池无需模组,可以直接由电芯构成电池包。更重要的是,借助紧密排列的电池结构以及蜂窝铝板的结构设计,刀片电池的电池包不论在横向还是纵向,都有更好的结构强度。更重要的是,这种模式省去了电池包内的横纵梁,提升了整体空间利用率。据介绍,传统电池的空间利用率约为40%,而刀片电池的电池包则能够提升至60%。

刀片电池的电池包和传统电池包对比

(刀片电池的电池包和传统电池包对比)

最后在提升磷酸铁锂电池竞争力方面,刀片电池有望帮助比亚迪的“绝活”——磷酸铁锂电池再次迎来荣光。要知道,目前目前比亚迪为中国乃至全球各大城市提供的纯电动公交车,都使用的是磷酸铁锂电池。除了降低整车成本之外,其核心目的是安全。毕竟,对于动辄搭载几十乃至上百名乘客,每天长时间运行的公交车来说,安全比什么都重要。而在乘用车尤其是私家车领域,受制于过去国家和地方新能源汽车补贴追求高能量密度的“指挥棒”效应,汽车企业和电池厂商都在重点寻求提升电池能量密度。于是,哪怕是此前专注磷酸铁锂电池的比亚迪也开始发力三元锂电池。

不过随着补贴的退坡,拥有了更好电池包能量密度的刀片电池,显然迎来更好的市场前景。毕竟,即使是特斯拉也在发力无钴电池,以便降低整车成本。因此,已经经历了市场检测的磷酸铁锂电池,有望重获往日的荣光。

对于电动汽车的电池安全和成本控制,比亚迪交出了刀片电池这一“硬核”答案。按照该公司规划,这一全新电池技术将在今年上市的新车,迄今为止比亚迪产品线上最高端车型——“汉”上搭载。据悉,这是一款NEDC续航里程突破600公里,百公里加速3.9秒的C级轿车。显然,刀片电池将与汉车型构成组合拳,成为了比亚迪汽车在2020年的核心战略。

比亚迪“汉”预览图

(比亚迪“汉”预览图)

尽管我国政府刚刚宣布新能源汽车的购置税和补贴政策将延续到2022年,但后补贴时代里,每家车企都需要找到自己在新能源汽车领域的核心竞争力。毕竟,政策的影响正逐步褪去,市场将成为检验电动汽车竞争力的唯一标准。而作为掌握电池这一核心零部件能力的汽车企业,比亚迪的未来显然更具看点。

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