刀片電池與三元鋰電池的正面較量

總編 | 鍾昆

作者 | 黃拓

編輯 | 林曉娟

來自汽車葫蘆圈的報導

誰能幹掉特斯拉？此前被大家寄予厚望的奔馳EQC和奧迪e-tron，如今看來基本沒戲。

與其寄託於這些海外品牌，不如將這種期待寄託於中國品牌來得更為實際。

要續航還要性能，特斯拉確實為純電動汽車做出了「榜樣」，當然這一切最重要還是歸功於其搭載的能量密度很高的三元鋰電池。

▲比亞迪漢

搭載刀片電池的比亞迪漢EV即將到來，它的入市難免會直面與特斯拉Model 3的競爭，畢竟，無論從續航裡程還是加速性能，比亞迪漢EV都有著不輸特斯拉Model 3的實力。

如此看來，刀片電池顯然是電池技術的一次重大突破，過去磷酸鐵鋰電池之所以被三元鋰電池逐步取代，原因就在於其續航短、能量密度低，而基於磷酸鐵鋰技術的刀片電池顯然已經克服了這些難點。

▲特斯拉Model 3

然而，對於能量密度的不理性追求使得三元鋰電池在安全性方面的先天不足得到了進一步的放大。

雖然高能量密度的三元鋰電池帶來了超長續航以及更強的性能，但回歸到汽車的本質，一味追求極致性能，而缺乏對「安全」足夠的把控無不等同於「耍流氓」。

而隨著基於磷酸鐵鋰技術的比亞迪刀片電池的出現，曾經被三元鋰電池打得五體投地的磷酸鐵鋰電池也終於可以挺直腰杆正面反擊了。

一「刺」見真章，

刀片電池果真香

為何人們對於新能源汽車的安全相比傳統油車更加在意呢？恐怕這主要還是出於消費者對於電池可靠性的擔心，而對於一向追求安全的比亞迪，其董事長兼總裁王傳福曾表示：刀片電池將把自燃這個詞從新能源汽車的字典裡徹底抹掉。

那如何判定動力電池的安全性能呢？或許通過極端的動力電池「針刺測試」，一「刺」即可見真章。

針刺試驗是業界公認電池安全測試中的「珠穆朗瑪峰」，可以說，只有通過針刺試驗的動力電池才能算得上攀登了這座高峰，才算得上是「王者」。

簡單來說，針刺試驗是通過一個金屬針刺穿電池外殼，並完全貫穿電池體，造成電池內部發生短路。

不久前，比亞迪就針對比亞迪漢EV搭載的刀片電池，與傳統三元鋰電池以及傳統磷酸鐵鋰電池進行了一場針刺試驗的對比測試。

同時，為了更為直觀的感受電池在針刺後的溫度變化，還在三種電池上放置了雞蛋液作為參照物。

而試驗的結果則是，在同樣的測試條件下，作為目前特斯拉Model 3等大部分電動汽車所使用的動力電池，三元鋰電池在針刺瞬間出現劇烈的溫度變化，表面溫度迅速超過500℃，並發生極端熱失控，開始劇烈燃燒，電池表面的雞蛋被炸飛。

傳統磷酸鐵鋰電池在被穿透後無明火，有煙霧從電池卸壓閥噴出，表面溫度達到了200℃~400℃，電池表面的雞蛋被高溫烤焦。

▲比亞迪刀片電池

那比亞迪漢EV所搭載的刀片電池在針刺試驗中又有何表現呢？在同等條件下，鋼針從刀片電池中央穿透其極板後，電池殼體沒有出現鼓脹、冒煙，更沒有明火，而放置在電池上方的雞蛋液也基本無變化，此時電池外殼溫度僅僅只有30℃左右。

事實上，最新的強制性國標相較於2015版在已有的項目中進行了修改，取消了許多試驗項目，其中就包含了針刺試驗。

因為，在從此前的針刺試驗中，傳統磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池無論怎樣都無法通過該試驗。

而此番比亞迪對三種動力電池的針刺試驗也進一步驗證了傳統磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池是無法通過苛刻的針刺試驗的。

相反，比亞迪漢EV搭載的刀片電池能夠輕鬆通過針刺試驗，不得不說，刀片電池在安全性、穩定性方面是超越傳統鐵鋰電池和三元鋰電池。

由此可見，比亞迪漢EV相較於特斯拉Model 3在電池方面有著一邊倒的優勢。

刀片電池讓消費者不當「小白鼠」

針刺試驗的結果顯而易見，刀片電池完勝三元鋰電池，但僅僅解決了穩定性和安全性，能否預示著刀片電池就真正戰勝了三元鋰電池呢？答案肯定是否定的，除了安全問題外，消費者對於新能源汽車電池方面的另一個關注點則是壽命。

▲傳統動力電池組

對於消費者而言，誰都不願做試驗「小白鼠」。畢竟，電動汽車的電池壽命短就意味著電池衰減快，由此則會讓消費者承擔更多在續航和成本上的損失。在這一方面，傳統的磷酸鐵鋰電池相較於三元鋰電池則有著先天上的優勢。

對於新能源汽車三元鋰電池的壽命，一般是根據電池循環使用次數來進行衡量的，而三元鋰電池的容量是會隨著充放電次數的增加而不斷衰減的。

在相關實驗室中，以1C的充放電倍率給三元鋰電池持續充放電，經過1000次充電循環後，電池容量降至新電池狀態的80%。

當然，理論上來講，三元鋰電池壽命可以做到2000次充放電循環，但實際上，除了充放電次數之外，電池壽命還跟外部溫度環境、充電習慣等用車環境有關，而這些都會導致鋰電池內部發生不可逆的電化學反應，從而導致電池容量的下降。

因此，一般而言，實際用車狀態下搭載三元鋰電池的車輛的電池壽命也最多也只能做到1000多次。

然而，刀片電池則是基於磷酸鐵鋰電池而來，因此具備磷酸鐵鋰電池的所有優勢，得益於磷酸鐵鋰材料可逆性好、電位低（穩定性好）、充放電過程中膨脹小的優點，比亞迪刀片電池的壽命也能夠得到極大的延長。

此外，除了基於磷酸鐵鋰電池的刀片電池具備更長的壽命之外，比亞迪還為漢EV裝配上了先進的熱管理系統，在換熱效率方面可以維持在較高的水平，使得電芯的工作溫度始終保持在最佳狀態，從而提升了電芯平均使用壽命。

而比亞迪官方也表示，刀片電池循環充放電壽命可達3000次，裡程壽命120萬公裡，這些優勢，顯然是三元鋰電池無法匹及的。

刀片電池助漢EV續航破600公裡

安全之上，解決續航則成為全行業的重點突破問題。

從這一點上，不得不承認三元鋰電池具備很強的續航能力。得益於三元材料的電壓平臺比磷酸鐵鋰高，而電壓平臺越高，比容量越大，在相同的體積或是重量下，甚至同樣安時的電池，電壓平臺比較高的三元材料鋰電池續航裡程則更遠。

▲松下為特斯拉Model 3提供的21700型號的電池

正是因為如此，電池陰極採用鎳鈷鋁配比為8:1:1，型號為21700的圓柱三元鋰電池的特斯拉Model 3才能夠做到最大668公裡的續航。

不過，受電池材料本身結構所限，一味地壓榨電池的能量密度，使得電池能量密度越高，電池的穩定性必然就越差。

相反，磷酸鐵鋰的能量密度是完全無法與三元鋰媲美的，然而基於磷酸鐵鋰打造的刀片電池，為何能讓比亞迪漢EV做到超過600公裡的續航的呢？這就不得不提到刀片電池的GCTP封裝技術。

▲比亞迪刀片電池

由於比亞迪刀片電池採用的是方殼長電芯，電芯採用扁平化的設計，最大長度達到2.5米，是傳統磷酸鐵鋰電池的10倍以上。

並採用了GCTP封裝技術，能夠將電芯直接集成為電池包中，從而省去了中間模組環節，提升電池PACK的包內空間利用率，增加了電池容量。

如此一來，刀片電池雖說並未提升電池能量密度，但通過先進的封裝方式，以極端的空間利用率，提升了整個電池組的「體積比能量密度」，從而在動力電池物理層面提升了整體的「能量密度」，從而使得比亞迪漢EV整個電池組的續航能力能夠與特斯拉Model 3長續航版媲美。

至此，比亞迪漢EV所搭載的刀片電池，不僅解決了三元鋰電池先天的不穩定性，更是解決了傳統磷酸鐵鋰電池續航能力差的問題，從而兼備了安全與續航這一對「矛盾體」。

總結：

當行業都在無限追求三元鋰電池帶來的高密度、高續航時，比亞迪卻始終把安全放在首位，堅持穩定性更高的磷酸鐵鋰電池的研發，並在技術上不斷自主創新。

此次刀片電池的推出，不僅能讓動力電池技術回歸到以安全為重的正軌上，更是為電動汽車市場帶來了全新的理念與方式。

比亞迪漢EV搭載的刀片電池，不僅擁有媲美了三元鋰電池的續航能力，同時還延續了磷酸鐵鋰電池的穩定性，對於用戶來說一來解決了續航問題，二來則更會令人放心，可以說真正做到了目前純電動汽車最優的方式。

毫無疑問，在電池的對決上，比亞迪漢EV可以說讓特斯拉Model 3不得不服。