比亚迪「刀片电池」
听起来“不明觉厉”
它是颠覆性革命
引爆锂电池概念
推动股价大涨
······
关于它的技术原理,网上已经有不少详细解读,不过大多解释得过于专业复杂,真能听懂的又有几位呢?
「刀片电池」究竟是个怎样的“黑科技”呢?今天,我打算用一个柚子举例,深入浅出地“剖析”它!
主流电池类型的优缺点
目前,纯电动汽车的动力电池主要分为两种:磷酸铁锂电池、三元锂电池。
三元锂电池之所以叫“三元”,是因为电池的主要成分是镍、钴、锰(或者镍钴铝)。三元锂电池的优点是能量密度高、低温性能出色,但它的化学性质不够稳定。所以,在 2020 年发生的 20 起电动汽车自燃事件中,几乎都是三元锂电池“背黑锅”;而在手机届,三星电池的名誉早就被自家产品炸飞。
而磷酸铁锂电池则天生拥有“高稳定性”的优势,且寿命更长;但其缺点也很明显,在超低温环境下,磷酸铁锂电池衰减比较严重,最关键的能量密度无法和三元锂电池媲美,在同等电池包体积下,磷酸铁锂电池的能量密度只有三元锂电池的 80% 左右。
▲ 特斯拉 Model 3 搭载的磷酸铁锂电池包
比亚迪刀片电池就是「磷酸铁锂电池」,貌似除了稳定性高,在三元锂电池面前,它貌似没有太多优势,但为什么大家都称它为“黑科技”呢?
什么是刀片电池?
首先我们来了解一下动力电池包的构造。电动汽车的动力电池包,由一片片“电芯”组装成“模组”,再将“电池模组”安装在“电池包”里,形成电芯(Cell)→模组(Module)→电池包(Pack)的三级装配模式。
▲ 电池包的三级装配模式
比亚迪「刀片电池」的黑科技就体现在 CTP(Cell To Pack) 技术,即电池内部的电芯直接集成到电池包,省去了前文所述的“模组(Module)”环节,从而优化空间利用率,同时减轻电池包总重量,提升电池能量密度的效果,降低生产成本。
话说回来,其实刀片电池还称不上电池革命,电池本身并没有太多技术性的突破,相较于传统磷酸铁锂电池来说,刀片电池补足了「能量密度和体积利用率」的短板,在电池包更加安全的同时,性能上也得到了补足。说到这里,相信在座的看官老爷们已经看懂了刀片电池的核心,为了进一步照顾女性读者,我尝试用一个简单易懂的比喻让你们涨涨“姿势”。
▲ 比亚迪刀片电池(右)
刀片电池=转基因 “柚子”?
女性朋友们都爱吃水果,我们把动力电池包比喻为「柚子」。剥开柚子的黄色表皮,里面是紧紧相连的果瓣,每一片果瓣都相当于 「模组」,而果瓣内的「柚子肉」则是「电芯」。
比亚迪的刀片电池结构就像是「转基因柚子」,我们把黄色的外皮剥开,就能直接能看到果肉,没有了中间这层包裹果肉的白皮,是不是更加“饱满多汁”!
对于动力电池而言,没有了中间那层皮(模组)包裹电芯,电池包的内部就有更多的可利用空间。既然磷酸铁锂电池的能量密度相对较低,那么首当其冲就要塞进更多的电芯,电芯多了,续航里程也就变高了。
值得注意的是,剥开柚子,难免会手滑失误掉地上,但有一层外衣包裹着,不要紧;而同样情形下,“转基因柚子”的果肉则会哗啦啦地掉一地,那就全废了,所以,这里最核心的一点,还涉及到电池包安全性的问题。
在安全问题上,刀片电芯直接竖向紧密排列,固定在电池包的边框上,让每块电芯本身也变成结构件,成为支撑电池包的横梁,这个横梁相当于用「牙签」固定的果盘造型,或许一根牙签起不到太大作用,但牙签多了,就会形成类似于「一把筷子拧不断」的效果。此外,电池包的外侧还设计了吸能盒结构(类似车身溃缩区),它能通过变形吸能来抵御碰撞对电池包的冲击。
▲ 刀片电池的电芯就像“刀片”插在电池包里
另外,刀片电池还可以根据不同的车型,将电池包的形状在 60cm-250cm 之间进行长度调整,节省模组的同时,还能大幅提升能量密度,提升续航。
为什么坚持磷酸铁锂电池?
回到三元锂电池、磷酸铁锂电池的化学特性上,磷酸铁锂电池的稳定性和安全性,确实为刀片电池提供了很好的成长坏境,这是最突出的优势之一。另外,三元锂电池是离不开「镍」和「钴」两种贵金属,而这两个资源在我国极度匮乏。
从国土资源部于 2012 年公布的《中国矿产资源报告(2011)》,其中,钴的储量基础为 7.99 万吨,具有开采意义的存储量为 4.21 万吨,能查明的总存储量是 64.59 万吨,另外,我国的钴资源的存储量占全球总量的 1%,所以,整个的进口依赖度高达 90% 以上,这是什么概念?大家品一品吧。
重要的是,这两种贵金属都有国际期货交易,不仅价格高、且价格波动也大,大家应该从没听过哪款电动车的售价会随着电池的供应价格而波动吧?而磷酸铁锂电池的原材料相对更加容易获得,而且价格也相对稳定,这也是比亚迪坚持它的原因之一。
如果放在技术层面和市场竞争环境,三元锂电池的核心技术都掌握在日韩公司(松下、三星、LG 等)的手里;而磷酸铁锂电池领域,美国 A123 和 Valence 两家公司拿得出手,比亚迪在研发磷酸铁锂电池的时候,它和这两家美国公司的技术差距并不大,再加上比亚迪在电池方面多年的制造经验,技术超越的可能性非常大。
结语
简单来讲,刀片电池是省去“模组”环节进而实现“电芯增量”,并没有网络上夸得那么高精尖;但大家不要忘了,比亚迪的动力电池从不向第三方采购,比亚迪自己做电池研发的同时,也是坚持做磷酸铁锂电池的厂家。不但电池成本可以得到有效控制,技术也能够牢牢地掌握在自己手里,时间节点也可以自己控制,产能上来之后还能自给自足。
2019 年,中信证券曾经公布一个研究报告,比亚迪乘用车电池包的成本大概在 850 元/千瓦时,也就是一度电 850 元,从行业现状来说,这个成本并不算高。而如果刀片电池可以进一步普及到比亚迪全系车型,那么经过成本分摊,电池的成本再降低 20%-30%,新车价格也能更低,对车企和用户来说绝对是互利互惠。
文字 / 丰收哥
排版 / 丰收哥
配图 / 来源网络
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