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比亚迪的大招，刀片电池「永不燃」？

比亚迪的大招，刀片电池「永不燃」？
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「把’自燃’这个词从新能源汽车的字典里彻底抹掉 。 」上周日 ， 当比亚迪董事长王传福在比刀片电池上市发布会上说出这句话时 ， 电动圈瞬间「炸」了 。
更「炸」的是比亚迪随后公开的三种动力电池（三元锂电池、磷酸铁锂块状电池、刀片电池）一刀未剪针刺实验视频 。 视频中：
三元锂电池：剧烈燃烧 ， 表面温度超过500摄氏度 ， 电池表面的鸡蛋被炸飞；
磷酸铁锂电池：无明火 ， 有烟 ， 表面温度200-400摄氏度 ， 电池表面的鸡蛋被烤焦；
比亚迪刀片电池：无明火 ， 无烟 ， 表面温度30-60摄氏度 ， 电池表面的鸡蛋无变化 。
为何三种电池在视频中的差异如此之大？
原因首先来自材料特性 。 《JournalofPowerSources》一篇论文指出 ， 锂电池在内部短路时 ， 最多70%能量会在最快60秒内释放 。 活性越高的电池 ， 释放时间越短 。
举个例子 ， 一个50KWh电池组发生针刺造成的内部短路 ， 瞬时能量外泄的功率可以达到2100KW ， 相当于500个家用燃气灶的最大能量释放功率 。
三元锂电池活性高 ， 由于材料特性、达到分解温度后还会释放氧气 ， 进而会加速高温作用下的连锁热失控 。
虽然技术上已经可以有效降低失控风险 。 但在遭遇类似针刺这样的击穿事故时 ， 却很难避免视频中的激烈燃烧 。
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磷酸铁锂块状电池活性相对更低 ， 脾气也要比三元锂好很多 。
首先是传热启动温度高 ， 500度以下材料都比较稳定；其次是放热慢、产热少 ， 分解时也不释放氧气 。
因此针刺时虽然冒烟了 ， 表面温度也去到200度 ， 但并未出现明火 。
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那同样是磷酸铁锂材料的刀片电池 ， 为何针刺后表面鸡蛋都无变化？
中国科学院院士欧阳明高在发布会直播时给了一个解释 。
他说 ， 刀片电池采取了长条形电芯的设计 ， 所以散热面积比较大；另外一方面 ， 它的短路回路长 ， 所以产热能力也相对下降 。 一方面产热下降 ， 另一方面散热加强 ， 刀片电池的温升速率就会比较小 ， 进而表现「非常优异」 。
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看完视频 ， 我们意识到 ， 这是比亚迪蛰伏两年后在动力电池技术路线上的大反攻 。 用王传福的话说 ， 就是拨乱反正、纠偏 ， 要让「刀片电池引领全球动力电池安全新高度」 。
反正 ， 纠偏的对象是三元锂电池路线 ， 无论是镍钴锰还是镍钴铝 。
但到底什么是刀片电池？「永不燃」的底气在哪里？对消费者而言 ， 又有什么意义？
一、什么是刀片电池？
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动力电池是电动汽车的「心脏」 。 它的一个关键指标是能量密度 。 能量密度低 ， 续航就低；续航低 ， 就会有续航焦虑 。
三元锂电池超过曾占主导地位的磷酸铁锂电池 ， 成为主流技术路线 ， 就在于它的单体能量密度相较于磷酸铁锂而言有优势 。 三元锂电池的单体能量密度大致在245wh/kg左右 ， 磷酸铁锂单体能量密度则在180wh/kg左右 。
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刀片电池电池包
但单体能量密度虽然关键 ， 真正决定电动汽车续航的却是系统（电池包）能量密度 。
目前主流电池包都是模组式 。 里面除了大量单体电芯外 ， 还包括结构件、支撑件、高压、温度控制件等 。 它们占据大量空间 ， 与电芯一同组成电池包 。
电池包能量密度、单体能量密度与续航的关系 ， 可以用「糖水」和放入水中的「糖」来比拟——要让糖水更甜（续航更长） ， 一种方法是提升糖本身甜度（单体能量密度）；另一种是让杯中的水更少、糖更多 。
刀片电池 ， 就是让「磷酸铁锂」电池体系变得「更甜」）的方法 。
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刀片电池示意图
首先 ， 刀片电池是一种「大电芯」制造工艺 。 电芯整体呈长条形 ， 最长达到2米以上 ， 是磷酸铁锂块状电池的近10倍 。 「大电芯」可以提升单体能量密度 ， 也是目前全行业发展的方向 。
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其次 ， 这是一种新的电池包封装工艺 。 直接跳过模组 ， 通过长电芯阵列来组成电池包 ， 最大效率利用内部空间 ， 提升系统能量密度 。
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「与传统电池相比 ， 刀片电池的空间利用率提升了50% 。 利用率越高 ， 体积比能量密度就越大 。 」周日发布会 ， 比亚迪副总裁、弗迪电池董事长何龙就专门谈了这一点 。
何龙说 ， 传统三元锂电池的电池包空间利用率只有40% ， 60%的空间都用来做防护和铺设零件了 。 而刀片电池通过取消模组 ， 使得空间利用率达到了60% 。
如果用「糖水说」来比拟 ， 就是新的制造工艺让刀片电池的电芯「更甜」了；新的封装工艺让刀片电池电池包中的「水」更少了 ， 「糖」更多了 。
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二者合力 ， 使得比亚迪的刀片电池可以正面去PK下三元锂电池 。
比亚迪即将上市的旗舰车型「汉」就装配了「刀片电池」 ， 其NEDC续航里程高达605公里 ， 是当下非常领先的数据 。 刀片电池的高压放电能力也帮助「汉」的零百加速成绩去到3.9s ， 进入三秒俱乐部 。
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再多说两句 。
【比亚迪的大招，刀片电池「永不燃」？】周日我们发微博 ， 有网友评论刀片电池仅是一种封装方式 ， 没什么技术壁垒 。
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其实 ， 仅仅就制造和封装工艺的改进而言 ， 这已经是一种大进步 。 科技界也早有先例 。
譬如 ， 2011年消费电子领域的电子晶体管危机 。
发展了70年的电子晶体管在当时一直无法突破30纳米以下工艺 。 最终是英特尔推出了全新的晶体管排列方式——3D晶体管 ， 才让整个行业进入22纳米制程 。
方法看起来也很简单 ， 就是通过3D技术将晶体管打造成上下左右均可通过电流的长方体 ， 从而使晶体管在同一时间可以通过更多的电流 ， 而关闭时可以将电流损失降低至0 。
但正是这个技术 ， 让以硅为主要材料的晶体管迎来新生 。 制造工艺也从22纳米发展至如今的7纳米 。
3D晶体管也是一种制造工艺或者说封装工艺 ， 但在intel量产后 ， 其他厂商却花了两年左右时间才追赶上来 。 刀片电池 ， 一定意义上同样如此 。
二、刀片电池「永不燃」？
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如前文所言 ， 刀片电池解决磷酸铁锂电池包变得更「甜」了 ， 能提供与三元锂等同的续航里程 。 但电池包毕竟不是「糖水」 ， 安全是与续航同样重要的指标 。 尤其当「甜度」差别不大时 。
周日发布会 ， 比亚迪说的最多的其实是「安全」 ， 而且很劲爆 。 我们开玩笑说比亚迪试图用三个鸡蛋将三元锂电池体系按在地上摩擦 。
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先看看说了什么 。
「将高能量密度三元电池的安全问题暴露无遗 。 」王传福说 。 他认为之前电动汽车过分追求、攀比能量密度了 ， 加上品控水平不一、三元材料本身特性 ， 导致过去几年电动汽车自燃、爆燃现象明显增多 ， 影响了消费者信心 。
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何龙同样「犀利」 ， 说针刺测试原本是国家强制标准 ， 但因为三元电池过不了这个测试 ， 所以又被拿掉了 。 「如果这个测试很容易通过 ， 市场上就不会有这么多安全事故 。 」
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上海地库特斯拉ModelS着火事件截图
话尖锐 ， 就不太好听 。 但过去两年 ， 电动汽车自然、燃爆现象的确有所增加 。 最出名的 ， 莫过于上海特斯拉烧地库 。 即使是保时捷这样的顶级汽车品牌 ， 今年开春也爆出类似事故 。
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新国标也的确取消了强制性针刺实验 。
新国标将2015国标的10项测试项目（过放电、过充电、短路、跌落、加热、挤压、针刺、海水浸泡、温度循环、低气压）减少到5项（过放电、过充电、短路、加热、挤压、温度循环） 。 针刺试验 ， 只被保留为可选项 。


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