总编 | 钟昆
作者 | 关宇航
编辑 | 董梦帆
来自汽车葫芦圈的报道
近几日,有一支股票的表现尤其突出,它就是比亚迪,在星期一开盘后直奔涨停,周二还继续创新高。
原因倒不是比亚迪在2019年车辆销售数据有多么意外,而是一个名为“刀片电池”的新玩意儿被发布,根据官方的说法,新电池“体积比的能量密度较传统电池提升了50%”且将在3月份量产,并且会首次搭载在2020年发布的重磅旗舰车型“汉DM/汉EV”身上。
作为对比,我们找来了目前国内电池市场的业务老大“宁德时代”的同期股价表现,作为市占率第一的品牌,与比亚迪走不同技术路径的宁德时代确实是在三元锂电池大放异彩的今天获得了更持续性的股价表现,但是就1月13日星期一开盘后的表现来看,确实是比比亚迪弱势了不止一星半点。
而风头太盛,自然也会引来非议之声,就在比亚迪股价爆破式上涨的时候,网络上就有财经媒体开始质疑其“刀片电池”并无创新技术含量,而是一个充满了欺骗的“宣传话术”,甚至还质疑起了其涉嫌信息披露违反上市公司相关规定。
▲文章原标题:300多个核心专利一派胡言 比亚迪误导投资者!刀片电池根本不是重新发明铁电池 王传福在大会宣布新产品涉信息披露违规以身试法?
关于这篇文章,我们已经给出了原标题,如有兴趣,您可以自行搜索前往。
根据这篇文章的意思,核心材质依然为“磷酸铁锂”的“刀片电池”并没有任何实质性的突破,依然是被“三元锂”吊打的存在,而比亚迪的行为更像是一场欺骗,对于市场的欺骗和对于投资者的欺骗。
不过,就像上图原文中关于续航里程肉眼可见的结论错误和误导,让我们不得不质疑其文章的目的何在。那么,就让我们放下成见,来看看真实的“刀片电池”到底是什么,又意味着什么?
还是老规矩,先说结论:“刀片电池”确实不是材料学上的革命性突破,但是得益于新概念、新技术与新材料的综合性应用,其成组后等体积下的能量密度,确实是比传统磷酸铁锂电池提高了不少,已经能与811配比的三元锂动力电池组扳手腕。
三元锂PK磷酸铁锂,
先天高能VS先天安全耐久
在说风口浪尖的“刀片电池”之前,我们先要搞清楚一件事,到底目前业界主流的“三元锂电池”路线和比亚迪坚持多年的“磷酸铁锂电池”路线各自的特性何在。
先说三元锂电池,这是目前超过90%的新能源品牌都在使用的技术路线,其是一种以镍钴元素作为正极材料,以锰盐或铝盐来稳定化学架构的锂电池,主要有NCM(镍钴锰)和NCA(镍钴铝)两种配比形式。
得益于材料的化学特性优势,三元锂有着先天更高的能量密度,尤其是镍的含量越高,则能量密度表现就会更好。像是目前业内领先的特斯拉使用的21700 NCA三元锂电池,其电芯的能量密度高达260Wh/kg,镍钴铝比例为8:1.5:0.5,属于典型的“高镍电池”。
而磷酸铁锂电池就没有三元锂这么爆裂的化学特性了,不止是先天能量密度更低,典型单体电压3.2V也低于三元锂的3.7V。
但是,先天的“温柔”也赋予了磷酸铁锂远超三元锂的安全性。有充足研究资料表明:磷酸铁锂更耐过充过放,短时过放到0都能恢复80%以上,而锂离子过放到2.6V时就会产生不可逆损坏。磷酸铁锂耐过充到100%都不会起火爆炸;锂离子超过4.35V就会析气鼓胀。磷酸铁锂穿刺不起火不爆炸;而锂离子会。同时,磷酸铁锂更耐高温,200多度恢复后还能用;而锂离子不行。在高性能的大电流方面,磷酸铁锂能大电流放电,10C20C以上都可以,锂离子只能3~5C放电。
同时,在目前所有消费者都非常关注的电池寿命方面,研究资料表明:三元材料电池循环3900次剩余容量66%,磷酸铁锂电池循环5000次剩余容量84%,循环寿命比三元材料电池,磷酸铁锂电池优势明显。按照剩余容量/ 初始容量=80%作为测试结束点,目前三元材料电池实验室1C循环寿命在2500次左右,磷酸铁锂电池实验室1C循环寿命在3500次以上,部分达到5000次以上。
换句话说,三元锂的优势就是更高的能量密度,能够获得等体积下更长的续航里程,同时,在目前国家补贴以能量密度为主导的补贴政策面前,其获取补贴的技术难度更低。而磷酸铁锂,优势仅有安全和耐久,其能量密度低的劣势直接影响续航表现和政策补贴获取的能力。
所以,面对低能量密度带来的一系列劣势时,比亚迪也在近两年“短暂”抛弃过磷酸铁锂而使用三元锂,毕竟消费者买车,续航里程和补贴后价格是第一要素,要是这个优势没有,再多的耐久和安全都是空话。
新概念+新技术+新材料解决问题,
刀片电池来了
上一段的文字,虽谈不上科普级别的解析三元锂与磷酸铁锂,但是应该是把各自的优缺点说完了,尤其是磷酸铁锂电池,低能量密度是其最大的短板,为了获得PK三元锂的续航里程,等续航的磷酸铁锂电池体积会大得多,也就是“体积比能量密度”更低。
不过,在新能源汽车的“动力电池组”层面,我们必须还要知道一个概念,那就是“电池体积比能量密度≠电池组的体积比能量密度”。因为最终装车的动力电池组并不是单一电池电芯的简单叠加。
▲传统电池组
解说一下,电池电芯在最终经过PACK成电池组的过程中,会有诸多比如电池组内部预留的各种泄压阀,包括温控单元的加热散热管道,甚至还有电池组的壳体机构与内部支撑骨架在内的等等一系列附加出现,所有的东西加在一起的体积才是最终的体积。就像您平时吃的汉堡,绝对不是单纯的中间的肉的体积就等于总体积,同时要加上上下两片面包和内部的生菜与酱料的体积进来,甚至还包括中空的空气体积。
而比亚迪这一次发布的“刀片电池”其实就是在电池组这个层面,以极端的空间优化,来完成电池组的“体积比能量密度”的提升,而至于磷酸铁锂本身的化学特性层面,确实是没有实质性突破,但是优化后整体的体积比能量密度确实是超越了之前的传统电池。
当然,这么说的话其实更科学合理的叫法应该是“刀片电池组”,而不是“刀片电池”。
我们找来了关于“刀片电池”的相关技术图片,可以看出,比亚迪的所谓刀片电池其实就是非传统形状的长电芯方案(主要指方形铝壳),是一种通过增大单一电芯的长度(最大长度与电池包宽度相当),将电芯扁长化设计,来进一步改进电池包集成效率的技术。
这是一种组装方案的爆炸图,可以明显看出,比起传统的排布方案,刀片电池组是以单排电芯直接铺在底板上,电芯的两端固定在端板上,由两端边框提供对电芯的支撑,为了增加支撑力,可以在底板上增加一个支持台阶;在电池包边框与电芯大面之间有缓冲板(侧板),对电芯提供夹紧力。
在这个方案中,没有传统电池组内部用于加强结构的额外横纵梁,主要空间基本只剩下了电芯和温控单元,似乎比亚迪是计划用电芯自身的强度来实现自支撑,同时再依靠集成后的电芯强度来增加整个电池包的结构强度,即电芯与箱体紧紧结合为一体。
不过有一个问题,磷酸铁锂电池电芯自身的能量密度依然低,空间优化后虽然电池组的“体积比能量密度”大幅提升,但必然也意味着电池组重量的显著增加。
而好在我们又找到了比亚迪解决这个问题的技术方案图片,上面那张。根据比亚迪官方描述,功能集成复合材料托盘/铝托盘取代了传统钢制托盘,这很明显能降低重量;同时,比亚迪还创造性的用胶黏剂取代了传统金属结构件,估计应该是某种高强度结构胶,考虑到电池组内部结构件的数量惊人,大规模涂胶的结果必然也是极端的减重。
所以到现在为止综合来看,比亚迪发布的“刀片电池”,绝对不是一场骗局,更不需要被质疑;而诸多的声音,其实只是因为没有理解清楚这个“刀片电池”带来的电池组“体积比能量密度”提升的含义,虽然其实质是物理结构优化而非化学突破,但是其提升的续航里程,会是未来所有消费者肉眼可见的。
当然,这个新玩意儿附带的优势还是磷酸铁锂的安全和耐久;而葫芦侠也相信,在续航里程与体积方面都能够与三元锂掰手腕的“刀片电池”上市以后,会有更多的消费者主动选择这个技术的车。
毕竟,谁也不想自己的爱车像上图一样。
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