王传福的刀法：“大刀”向谁的头上砍去？| 科普

撰文 | 熊宇翔   编辑 | 周长贤

在电动汽车动力电池领域，三元锂与磷酸铁锂两种电池技术路线的争鸣已是“老黄历”。如今，即使是普通消费者，也对两者的优劣了解一二——用三元，续航长；用铁锂，更安全。

因为纯电动乘用车对续航里程的看重，近几年铁锂在乘用车上的市场占有率急流勇退。但磷酸铁锂的忠实拥趸比亚迪并不服气，历时数年潜心打刀，终于推出了在续航上可与三元比肩的“刀片电池”。

3月底，刀片电池在比亚迪重庆工厂正式量产。刀成之际，比亚迪于3月29日为其刀片电池召开发布会，并在深圳卫视和网络平台上进行同步直播。比亚迪董事长王传福透露，今年夏天，搭载刀片电池的比亚迪纯电轿车“汉”将上市，其续航里程将达到600公里。他还宣称，要凭刀片电池将“自燃”从新能源车的字典中抹掉。

如此声势浩大，气势汹汹，比亚迪的刀片电池，究竟使的是什么刀法？大刀又是向谁的头上砍去？

砍向模组？

刀片电池，顾名思义即形如刀片。比亚迪推出的刀片电池长近1米，厚度在几厘米，虽然和真正的刀片还有些距离，但相比方头方脑的磷酸铁锂VDA电芯 ，还真是又大又薄。

刀片电池的第一重刀法：安全。

在3月29日的发布会上，比亚迪董事长王传福亲自上阵演示，喊出豪迈之语：“将‘自燃’从新能源车的字典中抹掉”。

王传福敢这么说，是有底气的。在一段对三元锂电池、传统磷酸铁锂电池、 刀片电池的针刺试验视频中，刀片电池不仅不起火冒烟，甚至表面温度连个鸡蛋都煎不熟（温度达60℃时，蛋清凝固），而三元锂电池则是直接爆炸起火。需要说明的是，针刺试验是模拟极端情况、对电池要求最严苛的安全性能测试。

中科院院士、清华大学教授欧阳明高给出的科学解释是，除开磷酸铁锂本身产热少、温升慢的特质，刀片电池一来散热面积大，二来内部叠片的层数较少（因而针刺刺穿层数少、释热少）。因此，刀片电池通过刀片似的形态，在磷酸铁锂的基础之上，又在安全特性再上一层楼。

不过，刀片电池之所以做成刀片，还考虑了第二重刀法：系统能量密度，或者说效率。

在发布会上，比亚迪对其刀片电池给出了这样的数据：空间利用率提高50%，能量密度提升50%。对于平均每年能量密度进步不到10个百分点的电池来说，刀片电池的数据提升令人吃惊。 

而刀片电池能够达成这样不可思议的数据，关键在于巧劲——不是在进步缓慢的材料革新上硬碰硬，而是在电池结构上下功夫，将传统动力电池系统的三级集成，精简为两级集成，在组装过程中去掉了“中间商”——模组。在没有“中间商赚差价”的情况下，刀片电池在电池包有限的空间内，装下了更多电芯。

此前，纯电动汽车在经过了较长时间的发展后，对动力电池在车上的布置形成了一套约定俗成的集成方式：电芯（Cell）-模组（Module）-电池包（Pack）。这一集成过程，与“砖头-房间-房子”的房屋修建过程颇有些类似（只不过，真实的房子人们在意的是房间大小，而在电池包的集成中，最重要的是电芯这块“砖”，要尽可能多装）。

在传统的三级集成中，电芯往往在组成电池包前，以数个至数十个的规模组成“模组”。在模组这一级的集成中，模组间会以横梁或者纵梁隔开。这其中，横纵梁不仅仅把电池分隔开，同时它也相当于电池包的“承重墙”，在电池包遭受外力侵袭时，它能够支撑结构（因此也叫结构件），减小电池包箱体的形变，防止电芯受到挤压导致热失控。

（电池模组中的横纵梁）

可以说，模组的成组思路，一方面有效地提升了电池包整体的安全性，另一方面也是适应标准化电芯的要求。

不过，从电池包空间利用率、成本两个维度考虑，由电芯到模组、再由模组到电池包的集成方式，却并不是最优解。主要的问题在于，模组一级集成中，有不少空间与预算都花在了电芯之外：其一，扮演承重墙角色的横纵梁体积不小，且价格不便宜；其二，电芯先成模组再成包的方法， 使得大量的走线也占用了空间、消耗了成本。

刀片电池给出的解法是：砍掉模组。然而，房子没了承重墙会垮塌，同样电池包也必须有所支撑来保证结构强度。而接下来的工作才是刀片电池艺高人胆大之处——将单枚电芯做到电池包那么长，通过层层堆叠，让电芯承担起支撑电池包的作用。这就好比，把一块砖拍扁、拉长、加大，直接做成了一面薄墙。

在比亚迪的刀片电池技术中，最多支持一百道这样的“电芯薄墙”堆叠，聚少成多之后，它们取代了原本横纵梁扮演的承重墙。同时，由于刀片电池的极耳设置在首尾两端，因此其走线也最大程度地得到简化——如此，既保障了安全，也节省了成本，还提升了电池包能量密度。

由此，比亚迪刀片电池的两套刀法，砍掉了模组，也精准地砍在了安全、成本、能量密度这动力电池三要素上。部分媒体与资本市场将其称为比亚迪电池的“翻身之作”，也便不难理解。

砍向三元锂？

市场上颇有些声音认为比亚迪“刀法新奇”，将借此在动力电池市场“收复失地”。但事实上，从工程方法的底层思路上来看，比亚迪的刀片电池并不算是异类。

在动力电池行业，为了提升能量密度、降低成本，不要模组这个中间商，而是由电芯直接组成电池包的两级集成技术已经越来越热，这便是CTP（Cell To Pack）。

去年，宁德时代通过与北汽新能源的项目合作，发布了面向乘用车三元锂电池的CTP技术。其实，宁德时代的CTP技术源自其商用车业务，在纯电动大巴上率先实现无模组设计后，再导入到乘用车领域来。

这反映出的一个事实是，由于CTP技术取消了模组设计中起到安全作用的结构件，因此对电池本身的安全表现有更高的要求。而磷酸铁锂电池由于其本身安全特性，在应用CTP的过程中，能够更好地抵消无模组设计带来的不利影响。

与此同时，比亚迪的刀片电池不仅通过CTP的技术思路，补上了磷酸铁锂电池单体能量密度低的短板，在车辆续航里程表现上取得突破，而且有助于降低电池价格成本。可以说，刀片电池的工程创新，很好地帮助磷酸铁锂电池做到了扬长避短。

在发布会上，负责主持刀片研发、生产的比亚迪子公司弗迪电池董事长何龙透露，“几乎所有你听说过的汽车品牌”，都在与比亚迪探讨关于刀片电池的合作。毫无疑问，刀片电池承载着比亚迪电池业务发挥传统优势，拿下更多乘用车市场份额的重任。

不过，在动力电池市场攻城略地之前，比亚迪在发布会上对深层信息的不予披露，加之刀片电池有些飘忽的刀法，还是让诸多行业人士尤其是动力电池从业者有所疑虑——一步到位制造如此大的单体电芯，将在生产环节面临巨大的挑战。

其实，刀片电池的形态并非首次出现。在比亚迪之前，LG已经在发展又长又扁的软包电芯，并且投入了使用，但其长度不过数十厘米。而比亚迪在此前并无量产类似规格电芯的前提下，制造近一米长的大电芯，将面对的是大范围的生产工艺更新，不仅需要重新调整，乃至研发设计或购买各个工序的机器设备，相关的生产经验也需要再累积、磨合。

（LG的扁条状电芯，用于奔驰EQC）

比如，磷酸铁锂由于其化学特性，先天存在电芯一致性不易把控的问题。选择制造大电芯，会使这一矛盾更加突出，需要在涂布、辊压等环节更加重视材料的均匀。

又如，生产刀片电池需要采用的叠片工艺，在此时会面临更严苛的精度要求，对误差的容忍度更低。

而类似的问题还有很多。某种程度上，比亚迪的刀片电池是在挑战电池工程的极限，也是对电池生产的一次大考。因此，对近乎整个生产工艺都要调整的刀片电池，行业人士对其多持谨慎态度，认为其可靠性需要持续观察，进一步验证。

事实上，即便是几乎所有车企都在与比亚迪探讨就刀片电池的合作，也并非意味着比亚迪就能以刀片电池完成对市场的统治。

一方面，车企的产品规划工程师虽然对磷酸铁锂在乘用车上的应用开始重新重视，但考虑到磷酸铁锂的理论能量密度上限较低、自重较大，主流的思维仍然是“高端用三元锂，中低端用磷酸铁锂”。

另一方面，磷酸铁锂借助刀片电池实现进化的同时，三元锂也在借助CTP的技术思路，寻找安全与能量密度平衡的更优解。比如，蔚来今年下半年将推出的100kWh电池包，就使用了宁德时代的CTP技术。据路由社所知，为了保障安全，该电池包选用的正极材料并非单体能量密度最高的NMC811，而是采用了NCM622或者NCM523。

显然，无论是哪种动力电池，都在奔向系统能量密度更高、价格更低、安全性更好的终极目标，车企与消费者最终选择的并不是技术路线，而是实际效果。

最后，留一个思考题。

过去数年，比亚迪并非只是在磷酸铁锂电池领域“筚路蓝缕”，同样在三元锂电池的研发上也投注了相当多的精力与资源。并且，比亚迪也有为数不少的搭载三元锂电池上市的纯电动车型，其中包括续航突破500公里、售价近30万的唐EV。

如今，比亚迪为力推刀片电池，各种“暴击”三元锂电池。这究竟意味着三元锂路线在比亚迪动力电池中的式微，还是为了推广品牌立身之本的权宜之计？