關於比亞迪的「刀片電池」,這是我們所知道的一切

2021-01-12 36kr

編者按:本文來自微信公眾號「極客汽車」(ID:GeekCar),作者James楊建文,36氪經授權發布。

最近,比亞迪成為了輿論的焦點,理由來自三件事:

1. 在前兩天的百人會上,比亞迪董事長王傳福透露一些關於「刀片電池」的信息:「將於今年 3 月在重慶工廠首次量產,新推出的『刀片電池』體積比能量密度相比傳統鐵電池提升了 50%,具有高安全、長壽命等特點,整車壽命可達百萬公裡以上。『刀片電池』搭載的第一款車型將是比亞迪『漢』,這款車將於今年 6 月上市,續航 600 公裡。」

2. 同樣是在百人會上,比亞迪國際合作事業部總經理舒酉星透露:這款「刀片電池」,比亞迪擁有 300 多項「核心技術」。

3. 隨後幾天,由於刀片電池的消息的利好,比亞迪股票大漲。

為什麼這個電池技術這麼受關注?其實歸根結底還是因為電池在一臺純電動車中的「份量」很重。這個份量不只是說重量,還有成本。電池成本佔到了整車成本的 1/3-1/2。這也是為什麼 EV 沒有大規模普及開來的原因之一——整車成本難以大幅降低,導致售價偏高,自然無法與傳統燃油車抗衡。

而刀片電池這個技術,在比亞迪看來有可能大規模降低電池成本,這對他們來說無疑是一個巨大利好,也可以在一定程度上提升產品競爭力。比亞迪股票的大漲,或許也是因為資本市場看到了刀片電池技術背後的這些潛在「價值」。

那麼問題來了,刀片電池技術真的那麼強嗎?它的性能到底如何?在這篇文章裡,我們基於目前掌握的信息,對「刀片電池」技術做一些解讀。

「刀片電池」是什麼?

比亞迪的「刀片電池」技術,可以在國家專利局找到如下的專利申請:

比亞迪的這個電池專利是一種針對電池包設計的專利。在這個電池包中,創新的採用了長單體電池的設計,將多個長單體電池集合成電池陣列,從而提高電池包的容量,與此同時,單體電池有其特定尺寸,通過電池本身來提高電池包整體的剛度。

具體來說,比亞迪對電池單體進行改進,因為電池單體樣子很像刀片,所以取名「刀片電池」,可以使得電池包內布置更多電池單體。同時,因為減少了電池包中橫梁或縱梁的使用,甚至可以不使用橫梁或縱梁,從而提高了電池包的空間利用率,進而提高整個電池包的容量、電壓以及續航能力。

具體效果如何?比亞迪在其專利中舉了一個例子:在電動車中,此設計可以將空間利用率由原先的 40%左右,提高到 60%以上甚至更高,比如 80%。

同時,因為更少的橫梁和縱梁使用,也讓電池組的製作工藝得到簡化,單體電池的組裝複雜度降低,生產成本降低;另一方面,也能在一定程度上給電池組減重。用上這種電池組的電動車,理論上來說可以實現輕量化和續航能力的提升。此外,因為單體電池為硬殼(鋁殼或鋼殼)且尺寸很長,直接通過單體電池本身便可代替加強結構來保證電池組的結構強度,確保電池組在外力作用下不易發生形變。

此前,我們的動力電池包封裝分為三大塊:電池單體-電池模組-電池 Pack。即:將單體電池封裝成電池模組,然後將電池模組封裝為電池 Pack,也就是我們常說的「電池組」。按照之前歐陽明高給出的解釋,比亞迪的「刀片電池」其實是將中間環節去掉,直接將電池單體組裝為電池組。「車有多寬,電池就能做到多寬,以前的電池很短,但是現在的長條就像一個刀片,但是高度還是那麼高,冷卻風道、防爆閥等配置放在兩側,然後長塊電池一片一片疊起來,疊起來剛度、強度還非常好,還可以做結構件,這是很重要的創新。電池單體製造成本還將進一步下降。」歐陽明高對於這一技術很是讚許。

對於磷酸鐵鋰電池來說,看的不是重量比能量,而是體積比能量。體積比能量偏小,是因為其材料壓實密閉小,比亞迪的刀片電池就能很好的解決這個問題。根據相關人士透露的消息:「 新型電池體積比能量密度提升 50%左右,成本估計能下降 20%-30%」。王傳福說「刀片電池」首先會在比亞迪「漢」上搭載,續航裡程 600 公裡(應該是 NEDC 工況)。這樣來看,這個刀片電池技術確實有料。

以上,就是我們所了解的「刀片電池」的全部內容。

為什麼比亞迪用回鐵電池?

比亞迪的刀片電池,將會用回磷酸鐵鋰電芯。

這是為什麼?

目前乘用車動力電池使用鋰離子電池的主要有兩種:一種是磷酸鐵鋰電池,一種是三元鋰電池。在補貼政策的推動下,目前主流廠商使用的都是三元鋰電池。磷酸鐵鋰電池的優點在於循環次數多,安全性高,比較穩定;缺點是電池比能量低,這也是為什麼後續大家轉了三元鋰電池路線,因為三元鋰電池的比能量高,更容易滿足國家補貼政策。補貼退坡,會讓政策因素對電池技術發展路線的影響越來越小。

補貼退坡後,如何選擇合適的電池技術路線?比亞迪給出了自己的答案:「重操舊業(用回磷酸鐵鋰電池)」是他們考慮的方向。

另外,雖然磷酸鐵鋰電池能量密度比較低,但是鐵電池的比能量天花板很低,很容易進入一個瓶頸,這個也和現階段鋰離子電池材料體系有關係。此時要做一個平衡:安全 or 成本。如果想要增加單體比能量,那麼電池安全性無法保證(會發生自燃等情況),需要再加很多東西(比如電池管理系統)保持電池的一致性,這些都是成本。

歐陽明高說,2019 年中國動力電池成本已經做到 0.6 元-1 元/Wh,其中,磷酸鐵鋰電池可以到 0.6 元/Wh,也就是說,磷酸鐵鋰電池的成本可以做到 100 美元/kWh 以下,而這個目標值,在很多人看來正是電動車能否和燃油車抗衡的分水嶺。這肯定也是比亞迪想要用回磷酸鐵鋰電池的原因之一;此外,相比於三元鋰電池,比亞迪在磷酸鐵鋰電池領域的積累要更深厚一點,所以從這一點進行技術突破,也在情理之中。

總的來看,比亞迪的「刀片電池」並不是一種電芯本身技術上的革新,更多的是針對電池包進行的一種創新。比亞迪官方披露的信息也印證了這一點,同時官方表示,電芯本身也會有一定的改進:「刀片電池的能量密度提升不僅來自電芯的尺寸和 pack 的優化,更有電芯及內部的設計及生產工藝的革新。」

To be Continue……

但是事情並沒有結束,關於刀片電池還是有不少問題:它在電芯方面的具體有哪些改進?最終性能表現(比如放電能力、衰減情況)如何?還有最重要的一點,對於比亞迪本身開放的電池業務來說,又會有怎樣的影響?

今年 3 月,「刀片電池」會在比亞迪的重慶工廠實現首次量產,屆時,真相將會大白。

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    來源:證券時報作者:孫亞華3月29日,業內熱議許久的比亞迪「刀片電池」終於露出真容。「刀片電池」是比亞迪最新開發的新一代磷酸鐵鋰電池。比亞迪表示,「刀片電池」具有非常高的安全性,並且體積能量密度與811三元鋰電池接近,單次充電可滿足600公裡續航需求。在電池壽命方面,比亞迪刀片電池充放電3000次以上,行駛120萬公裡。證券時報·e公司記者在發布會上獲悉,目前,比亞迪刀片電池已經進入量產階段。今年6月左右,將搭載在比亞迪漢投產上市。
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  • 關於刀片電池 王傳福話只說了一半
    【TechWeb】幾年前,廣東一所高校的幾個大學生做過一項實驗:用鋼針刺穿1+5塊並聯磷酸電池組,1塊被刺,另外5塊不刺,但與被刺那塊並聯,後來試驗臺一度崩潰,最高溫度飆到442℃,當時即便有一打雞蛋估計也能熟個透。
  • 比亞迪「刀片電池」無懼嚴苛測試,未來會出現在更多品牌上?
    而比亞迪集團董事長兼總裁王傳福也曾表示:「『刀片電池』體現了比亞迪徹底終結新能源汽車安全痛點的決心,更有能力將引領全球動力電池技術路線重回正道,把『自燃』這個詞從新能源汽車的字典裡徹底抹掉。」完美解決安全問題對於電池的測試,就不得不說「針刺穿透測試」,該測試是行業內公認的對電池電芯安全性最為嚴苛的檢測手段。這一測試要求用鋼針將動力電池電芯刺穿,造成電芯內部的大面積短路。比亞迪在發布會當天播放了一段對比三種電池針刺實驗的視頻回應了之前網絡上對於刀片電池超強安全性的質疑。
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