比亚迪“刀片电池”详解

电动知家 2020-01-18 09:38:59

点击上面 “电动知家”可以订阅哦！

导读：比亚迪“刀片电池”的重量比能量密度虽然比上一代电池提升了9%，但体积比能量密度的提升幅度却高达50%，这才是“刀片电池”真正的过人之处。

最近一段时间，比亚迪再一次占领了各大新闻媒体平台汽车甚至财经板块的头条，原因是其董事长王传福对外宣布比亚迪“刀片电池”（新一代磷酸铁锂电池）将在今年3月在重庆工厂开始量产，并在6月上市的汉EV中首次搭载。

此消息一出，不仅在汽车行业和消费者群体中引起轰动，资本市场也立即作出反应，比亚迪股票一度涨停。而随着“拥有超过300项专利”、“能量密度提升50%”、“成本降低30%”等数据的曝光，此前传说中的“超级磷酸铁锂电池”的面貌也逐渐清晰起来。那么作为比亚迪研发多年的“秘密武器”，“刀片电池”厉害在哪呢？

◆◆为什么叫“刀片电池”◆◆

实际上，“刀片电池”是比亚迪最近对外宣传新一代磷酸铁锂电池的一个名称，其实就是比亚迪研发多年的“超级磷酸铁锂电池”，或许是厂家希望通过一个犀利而相对具象化的名称，来获得更大的声量。

所谓“刀片电池”，实为比亚迪开发的长度大于0.6 m的大电芯，通过阵列的方式排布在一起，就像“刀片”一样插入到电池包里面。一方面可提高动力电池包的空间利用率、增加能量密度；另一方面能够保证电芯具有足够大的散热面积，可将内部的热量传导至外部，从而匹配较高的能量密度。

而相比比亚迪此前的磷酸铁锂电池，“刀片电池”的升级重点在于该电芯可实现无模组，直接集成为电池包（即CTP技术），从而大幅提升集成效率。

但实际上，比亚迪并非首先运用CPT技术的厂商。作为全球装机量最大的动力电池制造商，宁德时代先于比亚迪运用了CPT技术。2019年9月，宁德时代在法兰克福车展中就对这一技术进行了展示。

全球范围来看，先后有特斯拉、宁德时代、比亚迪、蜂巢能源4家先后着手开发并宣布将量产CTP相关产品，无模组动力电池包正在成为主流技术路线。

▲传统三元锂电池组

所谓模组，就是将部分相关零部件构成一个模块，也可以理解为一个零部件总成的概念。在电池包这一领域，将若干电芯、导电排、采样单元及一些必要的结构支撑部件集成在一起构成一个模块，也叫模组。

▲宁德时代CTP电池包

而CPT（cell to pack）就是将电芯直接集成到电池包。由于省去了电池模组组装环节，电池包零部件数量减少40%，CTP电池包体积利用率提高了15%-20%，生产效率提升了50%，大幅降低动力电池的制造成本。

◆◆相比其他动力电池有何优势？◆◆

从正负极材料来说，目前市面上运用最广泛的车用动力电池有三元锂和磷酸铁锂两种，但这两大类动力电池则各有千秋。相比三元锂电池，磷酸铁锂电池安全性更高、循环使用寿命更长、成本也更低，但能量密度的提升空间较小。

但如果能够解决磷酸铁锂电池能量密度低的短板，所有问题不就迎刃而解了吗？理论上是这样没错，但难度却相当大，所以才有了CTP技术，在不改变正负极材料的前提下最大程度提高电池的体积比能量密度。

据悉，比亚迪“刀片电池”的重量比能量密度可达到180Wh/kg，相比此前提升大约9%，这一数据已经不弱于“811”三元锂电池，也就是说“刀片电池”在保留磷酸铁锂电池高安全性、高稳定性、低成本的同时，达到了高级别三元锂电池的能量密度。

而且被很多人忽略的一点是，电池能量密度其实可以从两个维度来定义。一是单位重量内的能量密度，也就是工信部所采用的维度，直接关系到能获得多少补贴，也在一定程度上影响着车辆的续航。而另一个，是单位体积内的能量密度，这个维度不在工信部的评判标准内，但同样会影响到车辆的续航能力。

而比亚迪“刀片电池”的重量比能量密度虽然比上一代电池提升了9%，但体积比能量密度的提升幅度却高达50%，这才是“刀片电池”真正的过人之处。因为这意味着，相同的车型，比亚迪未来可将车辆的电池容量提高50%，虽然可能也会带来重量增加的影响，但最终实际的续航表现一定是大幅提升的。例如首款搭载“刀片电池”的汉EV，虽然是一款车长接近5m的中大型车，但也拥有600km左右的续航能力。

而对于消费者来说，续航其实是次要的，电池安全才是重中之重。近年来电动车安全事故频发，绝大部分是由于电池起火造成的。为了提升续航里程，如今的车企大多采用镍成分比例较高的三元锂电池，“622”型号如今已经十分常见，甚至“811”也已经在量产车型中搭载，也就是说维持电池稳定性的钴锰成分只占到20%，在续航里程提高的同时，电池安全性却成了一大隐患。相比之下，磷酸铁锂电池在这方面要更可靠。

不过，即使突破了能量密度低这个技术瓶颈，磷酸铁锂电池也并非十全十美。例如在抗低温方面，三元锂电池低温使用下限值为零下30度，磷酸铁锂电池低温下限值只有零下20度。那么在寒冷的北方地区，磷酸铁锂电池在冬天的性能下降会更明显。但恰恰北京又是全国纯电动车的主力消费地区，就算比亚迪在南方不愁卖，未来其动力电池将对外供应，如果失去北方市场，那么在与宁德时代等对手的竞争中将容易被动。

◆◆哪些车会搭载“刀片电池”◆◆

早在2019年，就盛传汉将是比亚迪首款搭载“刀片电池”（当时还叫做超级磷酸铁锂电池）的车型。而最近，比亚迪汉的申报信息也出现在了工信部最新一期的产品公示中。