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比亚迪刀片电池发布,它究竟是何方神圣,竟让各大车企青眼相待?


小百弟评:

除了续航里程,电动车还有哪些方面最应该被重视?


早在今年1月份的中国电动汽车百人会上,比亚迪董事长王传福先生就曾表示:今年3月份,自家全新的刀片电池将在重庆工厂批量化生产。而在3月29日当天,比亚迪如约召开了发布会。


▼比亚迪刀片电池发布会开幕


这款被比亚迪给予了厚望,声称要彻底终结新能源汽车安全痛点,把“自燃”这个词从新能源汽车的字典里彻底抹掉的电池,究竟有何神通?它是否能担得起比亚迪的野望?是骡子是马,拉出来遛遛呗!



电动车最大的隐患:电池问题


现阶段消费者在选购电动车时,最看重的指标往往还是续航里程。为了投其所好,主机厂不得不想方设法提高这个数据。而提高续航里程基本上只有有两种方法,一是给车子塞进去更大容量的电池组;二为提高电池的能量密度。



由于电池重量大,塞进大电池组虽然能提供更多的电力,但也会导致车子自重上升,一台中型电动SUV,随随便便就能超过2吨。重量的增加会使续航里程缩减,所以一味增加电池分量并非上策。而提高电池能量密度的思路看起来就相对正确许多,简单来说,它就是让电池组在保持分量不变的前提下,得以储存更多的电量。



不过提高电池能量密度也并非百利无一害,其中最大的安全隐患就会导致电池变得更加不稳定,在某些特定的情况(比如撞击、挤压)下会发生爆炸、燃烧,进而危及车内乘客的安全,这种情况在使用了三元锂电池的电动车上尤为常见。


由于先天条件的优势,三元锂电池注定要比磷酸铁锂电池的能量密度高,也意味着使用了它的电动车会跑得更远,所以目前市面上绝大多数的电动乘用车都使用了这种电池,但同时也意味着更多的安全隐患。



电动车的电池安全确实应该受到关注,拿这个领域的先锋军特斯拉来说,它就发生过多起事故。远的不说,2019年3月26日,广州某小区,一辆特斯拉Model S发生自燃;4月21日,上海一辆Model S自燃;5月3日,美国旧金山也出现了一起类似的案件;5月14日,香港......短短的三个月,四起自燃事件。好在以上四起事故均未造成人员伤亡,实属不幸中的万幸。


▼特斯拉Model S上海地下车库自燃事件


更让人疑惑的是,发生自燃的Model S既没有在充电,也没有发生碰撞,且均为早期版本。至于最终调查结果,特斯拉方面选择三缄其口,也就在事故发生之初,迫于舆论的压力发出了简单的声明。例如在上海自燃事件中,特斯拉官方也派遣了联合调查组,给出的初步判断是:该个别事故由于位于车辆前部的单个电池模组故障引起


▼特斯拉官方关于上海自燃事件的事故调查回应


其实不止特斯拉,随着电动车的大规模推广,出现了越来越多的自燃事件。2019年8月,新能源汽车国家大数据联盟发布了《新能源汽车国家监管平台大数据安全监管成果报告》。报告称,仅在去年的5-7月份,国内就发生了79起新能源汽车安全事故,其中58%的事故起源于电池安全性问题。而从电池种类来看,86%的事故车辆使用了三元锂电池,仅有7%的事故车辆搭载了磷酸铁锂电池。


▼特斯拉使用了松下生产的三元锂电池


三元锂电池能量密度高,有利于提高车辆的续航里程,但由于自身的不稳定性,在某些特殊的情况下容易发生事故;磷酸铁锂电池稳定性好,安全性高,但因为能量密度低,无法满足消费者对高续航里程的追求。那有没有一种新的策略,可以兼顾二者的优势,并规避自燃、爆炸的风险呢?长期致力于磷酸铁锂电池的比亚迪给出了自己的答案。


刀片电池:续航与安全可以兼顾


没错,比亚迪给出的方案就是刀片电池。相信很多关注汽车领域的朋友已经对这个名字有所耳闻,但更多的人怕是一脸懵,什么是刀片电池,它究竟有何本事?


▼比亚迪刀片电池实拍


刀片电池,简单来说就是长电芯方案,将电芯进行扁平化处理,使之呈刀片状,故而得名。当然了,这种电池并非真的像刀片那般轻薄,它更是一种象形表达,其实从上图大家也能清晰地看出它的式样。


根据比亚迪申请的专利显示,刀片电池的长度最长可达2500毫米,是传统普通磷酸铁锂电池的10倍之上,可极大提升电芯的成组效率。而且刀片电池并非为某一特定尺寸的电芯,它可以根据车辆的宽度自行改变长度,颇具灵活性。


▼比亚迪刀片电池专利申报图


在刀片电池的发布会上,比亚迪董事长王传福先生表示,“刀片电池将改变行业对三元锂电池的依赖,将使动力电池的技术路线回归正道,并重新定义新能源汽车的安全标准。”


需要说明的是,刀片电池为安全性高的磷酸铁锂电池,所以王传福先生才会下如此结论。是不是觉得很奇怪:使用了磷酸铁锂电池的电车续航里程不是比较差吗?比亚迪怎么反其道而行之?



实则不然,在动力电池耕耘多年的比亚迪,怎么会在这种关键的地方犯傻。之所以选择磷酸铁锂电池,是因为刀片电池拥有三大优势:


高空间利用率:传统的动力电池封装分为电池单体、电池模组、电池包三大块,也就是将单体电池封装成一个个电池组,进而组成一整个电池包。由于电池模组自身重量大,需要在整个电池包里布置不少的横、纵梁,这就占据了相当大的一部分空间,而且还会增加不少重量。据介绍,采用了这样结构的传统动力电池包,电池的空间利用率仅为40%。


▼带有横、纵梁的传统动力电池模组


而刀片电池可以将这一数据提高至60%甚至更高,它是怎么做到的呢?由于进行了扁平化处理,且外表覆盖有高强度的硬壳,刀片电池的单个电芯完全可以充当结构件。有了这种“既是电池,又是结构件”的特殊构造,刀片电池完全可以移除传统电池包所需的横纵梁,当然也就能有效提高空间利用率。



高强度:刀片电池电芯自身就是支撑电池堆的结构件,且覆盖有高强度的硬壳,所以它的坚固程度自然不言而喻。不仅如此,比亚迪还给刀片电池包的正反两面粘贴了两块高强度板,形成类似蜂窝铝板的结构,这就相当于给刀片电池包上了双重保险。


高安全性:相比于三元锂电池,磷酸铁锂电池拥有放热启动温度高、产热少、放热慢、不释氧等几大优势,所以它的安全性更好,而刀片电池更是将这几大优点进一步发扬。发布会现场,比亚迪展示了三元锂电池、磷酸铁锂电池和刀片电池的穿刺对比实验,实验结果如下图所示。



很明显,刀片电池在三者中拥有着最高的安全性,对此,清华大学教授、中国科学院院士欧阳明高先生分析指出,得益于长条形的设计造型,刀片电池的散热面积大,而另一方面,刀片电池短路时的回路长,如此产热能力会相对下降。产热弱、散热强,所以刀片电池的温升速率就会比较小,故而在针刺实验中取得了最好的成绩。



需要补充说明的是,针刺实验是动力电池测试最为严苛的一项检测标准。比亚迪副总裁、弗迪电池有限公司董事长何龙先生还透露说,早在三元锂电池大规模商用之前,针刺是检验动力电池的一项国家标准。在三元锂电池全面铺设之后,由于它们中的大部分没法通过该项测试,所以针刺实验就被移出了国标......


▼比亚迪副总裁何龙先生


相比于三元锂电池,磷酸铁锂电池本身的成本较低。中信证券研究报告称,2019年比亚迪新能源乘用车电池包平均成本为0.85元/瓦时,替换成刀片电池后,成本有望下降30%,预计为0.6元/瓦时。而且由于减少了横梁、纵梁的使用,刀片电池包的制作工艺得到了简化,单体电池的组装复杂度也得到了降低,这就相当于进一步降低了生产成本。


▼刀片电池的模组


▼刀片电池包


更为让人振奋的是,单体电芯长条化,两端出极耳的设计使得刀片电池能量密度明显得到了提高,达到了目前市面上主流的三元锂电池的水平,这就保证了电动车的续航里程。举个例子,即将于6月份上市的比亚迪汉EV,就搭载了刀片电池,综合工况的续航里程达到了605公里,百公里加速3.9秒。



要知道汉是比亚迪的旗舰车型,若非刀片电池经过了严格的测试,取得优良的成绩,比亚迪是不会让汉成为第一款“吃螃蟹”的车型。


被基于厚望的刀片电池


毫不夸张地说,刀片电池势必会成为比亚迪转守为攻的利刃。


曾经在很长一段时间里,比亚迪一直占据着动力电池市场份额冠军的宝座,不过2017年宁德时代反超比亚迪,成为了国内动力电池行业新的霸主,在之后的两年时间里,二者之间的差距持续增大。



之所以出现这种原因,很大程度上是因为比亚迪既做电池,又造汽车。早期时由于忌惮电池核心技术外传影响电动车整车技术优势,比亚迪的动力电池仅供给自家的新能源汽车。而这种颇有些闭门造车的做法,让比亚迪度过了一段长时间的舒适区,但也给日后被对手反超埋下了隐患。



不声不响发展6年后,宁德时代在2017年将比亚迪杀了个措手不及。与后者不同,宁德时代专注于电动车电池的生产,主推续航能力更强的三元锂电池,与各大主流厂商都有密切合作,出货量和利润赶超比亚迪也就在情理之中了。


而刀片电池的推出,或将彻底改变这一现状,原因就在于它会被全球共享。发布会上,王传福先生还透露说“几乎所有其他汽车品牌”都在和比亚迪方面探讨技术合作。如果合作愉快,那刀片电池必将助力比亚迪再次起飞。



值得关注的是,比亚迪这次大概率总结了经验教训,在重庆成立了专门的动力电池生产公司,也就是我们前面有提到的弗迪电池有限公司,来全力保障产量。目测在不久的将来,会有大量使用了刀片电池的非比亚迪牌纯电车上路。



我比较期待的是,这里面会不会出现特斯拉的身影呢?毕竟这是个明星品牌,而且也是实力派,有了它的加入,比亚迪这次大概率能够扳回一城。

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