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比亚迪带“刀”出征 全新架构动力电池开启“汉”时代

三月的最后几天 ， 已经沉寂了多时的电动车电池技术领域再次爆响惊雷 。
中国领先的电动车制造商比亚迪将一新型研究成果“刀片电池”推向市场 ， 新技术在保持了磷酸铁锂电池固有的安全性能的同时 ， 通过电池结构的创新 ， 有效增加了磷酸铁锂电池单位体积的能量密度 ， 而这项新技术将马上应用于比亚迪全新推出的“汉”旗舰轿车上 。
比亚迪带“刀”出征 全新架构动力电池开启“汉”时代
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创新的“刀片电池”为何物？
看到这里我们不禁要问 ， 何为刀片电池？
简单点说 ， 比亚迪的刀片电池高度为118mm、厚度为13.5mm、长度则可以在435mm-2500mm之间进行定制 。 因其长而薄的形状酷似刀片 ， 因此得名刀片电池 。
传统磷酸铁锂块状电池其实都是方壳电芯电池的一种 ， 而这次比亚迪的刀片电池则是通过对电芯的厚度减薄 ， 并增加电芯的长度 ， 从而达到增加储能的一种电池解决方案 。
这种储能方案的优点就是在保证了磷酸铁锂电池安全稳定性的同时 ， 将传统电池40%的空间利用率提升到了60% ， 相应使得电池组的能量密度提升了50% 。
举一个简单的例子或许能够解释刀片电池因物理结构变化而产生的能量密度改变 。
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如果你还对中学物理记忆犹新 ， 那么一定会记得在老师们讲解容积与体积这两个章节的时候 ， 做了几个比较有趣的试验 。 其中一个用了长方形的水槽 ， 首先并排放入了6个等高圆柱体占满水槽 ， 测量溢出水的容量 。 然后再将水槽注满水 ， 用6个与前面圆柱体等高等径（圆柱体直径与长方体等边）长方体并排放入水槽 ， 测量溢出水的的容量 。 容量换算成体积 ， 相比之下 ， 6个等高长方体的体积相比圆柱体高出了27.39% 。
这只是物理学的简单举例 ， 而放在如今的刀片电池身上 ， 是通过物理结构变化 ， 尤其是电芯进行扁长化设计并予以减薄 ， 使得电池组的容量和能量密度都有较大提升 。
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当然 ， 刀片电池绝不仅仅是加长变扁这么简单 ， 在其内部 ， 比亚迪还通过“蜂窝铝板”结构对电芯的机械强度进行了增强 ， 使得电池本身不易发生形变 ， 同时还增大了电池组的散热面积 。
据国家知识产权局的数据显示 ， “刀片电池”将电池包体积比能量密度从251Wh/L提升至332Wh/L 。
同时 ， 由于刀片电池减少了电池内包体内横梁或纵梁的使用 ， 提高电池包的空间利用率 ， 跳过了模组结构 ， 进而减轻了整个电池包的重量 。
为何继续加码磷酸铁锂？
看完了上面对于“刀片电池”的解读 ， 您又要提问了 ， 现在特斯拉model3上使用的松下三元锂电池能量密度已经接近300Wh/Kg ， 宁德时代去年投入生产的NCM811（高镍电池） ， 其最高包体能量密度也达到180Wh/kg ， 相比而言 ， 比亚迪的“刀片电池”磷酸铁锂能量密度只相当于三元锂电池三年前的水平 ， 没有优势啊？！
没错 ， 磷酸铁锂电池相比三元锂电池 ， 由于化学组成不同 ， 在质量能量密度上磷酸铁锂有着天然的短板 。 但比亚迪“刀片电池”通过结构的重组 ， 用刀片电池单体的排列巧妙地取代了原本电池组内的装配支撑结构 ， 使得整个电池包明显简化 ， 从而提升了体积能量密度 。
所以 ， 我们看到比亚迪在公布“刀片电池”的能量密度的时候 ， 用的单位是Wh/L ， 强调了单位体积下的能量密度 ， 而非执着于常见的质量能量密度Wh/kg 。 就是要强调“刀片电池”能够将更多的电芯塞进电动车内 ， 从而有效提升单位体积能量密度 ， 保证电动车的续航 。
除了能塞下更多的电芯 ， 磷酸铁锂自身还有着其他天然的优势 ， 这就是环保与安全 。
从两种电池的化学成分看 ， 三元锂电池的正极材料使用镍钴锰 ， 是为了提高电池的热稳定性 ， 由于钴的稀缺 ， 而且全球60%的钴来自于政权并不很稳定的刚果（金） ， 这就更造成钴成为了战略性的稀有金属资源 。
此外 ， 三元锂电池中的镍、钴、锰等重金属 ， 电解液 ， 含氟有机物也有污染 。 报废之后 ， 它仍有300-1000V不等的高压 ， 在回收、拆解、处理过程中操作不当 ， 还是可能会有起火爆炸、重金属污染、有机物废气排放等多种问题 。 而相比之下 ， 磷酸铁锂电池的环保性则相对更好 。
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在电芯的使用寿命方面 ， 最多可达到8年120万公里的磷酸铁锂刀片电池相比仅能实现1000次循环左右的三元锂电池同样具有无可比拟的优势 。
所以 ， 比亚迪此次加码磷酸铁锂 ， 不仅仅是通过结构重建在能量密度方面有了一定提升 ， 更重要的 ， 是比亚迪能不必放弃对自身来说技术成熟的磷酸铁锂电池技术 ， 在保证长续航的情况下 ， 还能同时节约制造成本 ， 保持比亚迪电动车产品在全球市场上的竞争力 ， 继续与三元锂电池角逐 ， 这何乐而不为？
尤其是最近两年 ， 国家对于电动车补贴的不断退坡 ， 让新能源车企业都感受到了成本压力 ， 在降低电池成本的同时还要提高能量密度 ， 保持长续航 ， 比亚迪选择了对自己来说最科学 ， 也是最稳妥的办法 。
刀片电池是比亚迪安全战略的重要一步
当然 ， 我们还不能忘记此次比亚迪发布“刀片电池”时 ， 董事长兼总裁王传福所强调的最大特点 ， 这就是安全 ， 这也是比亚迪在电池安全战略思路上的重要一步 ， 更是对于电动车安全这一企业社会责任的践行 。
电动车自诞生之日起就与电池安全紧紧相连 ， 也是最近今年消费者最关注的话题 。 据新能源汽车国家大数据联盟发布的《新能源汽车国家监管平台大数据安全监管成果报告》显示 ， 仅2019年5月起至8月中旬 ， 新能源汽车国家监管平台便发现79起安全事故 ， 涉及车辆96辆 ， 几乎平均每1.5天就有一起电动车自燃事故发生 ， 其中三元锂电池的车辆占了几乎9成 。
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图片来自于网络
美国特斯拉这样的全球电动车巨头 ， 蔚来汽车这样的电动车网红新贵 ， 或多或少都出现了电池安全问题 ， 网络上更多充斥着各类电动车“噼里啪啦”自燃的惊险视频 ， 但唯独没有比亚迪 。
在比亚迪内部 ， 电池安全是被定义为最高级别的 ， 不允许出现任何安全问题 。 而过去的15年 ， 比亚迪动力电池零事故 ， 这个记录今天还在延续 。
有什么能比电动车安全更重要的呢？
【比亚迪带“刀”出征 全新架构动力电池开启“汉”时代】比亚迪没有让用户当自己的小白鼠 ， 所以 ， 我们看到了在这次“刀片电池”发布会上的“针刺试验” 。 这是模拟极端条件下动力电池被耐高温钢针强行刺穿的情况 ， 合格标准是不爆炸、不起火 。
试验结果很惊人 ， 在同样的测试条件下 ， 三元锂电池在针刺瞬间出现剧烈的温度变化 ， 表面温度迅速超过500℃ ， 并发生极端的热失控——剧烈燃烧现象 ， 电池表面的鸡蛋被炸飞；传统块状磷酸铁锂电池在被穿刺后无明火 ， 有烟 ， 表面温度达到了200℃~400℃ ， 电池表面的鸡蛋被高温烤焦；比亚迪“刀片电池”在穿透后无明火 ， 无烟 ， 电池表面的温度仅有30-60℃左右 ， 电池表面的鸡蛋无变化 ， 仍处于可流动的液体状态 。
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不过 ， 在最新国标《电动汽车用动力蓄电池安全要求》的报批稿中 ， 针刺试验被取消 。 业界猜测主要是针刺试验过于苛刻 ， 导致三元锂电池无法通过正常测试 ， 因此暂时把这项试验列为了非强制标准 ， 但从本次试验结果看 ， 谁更安全已经不言而喻 。
分析指出 ， 磷酸铁锂“刀片电池”的出现 ， 会让车用电池“安全”这个被边缘化 ， 逐渐被忽视的话题重新回到业内关注的焦点中 。
由于对续航里程的片面追求 ， 各大电池企业和整车厂都将里程攀比的压力转嫁到了动力电池的能量密度之上 ， 带偏了新能源汽车发展路线 ， 让整个新能源汽车行业安全口碑付出了巨大的代价 ， 最终导致高能量电池自燃自爆现象频发 。
比亚迪的刀片电池能够促使新能源汽车动力技术做出适当的改变 ， 让新能源汽车行业进入良性发展的快车道 。
带“刀”的好“汉”即将出征
对于“刀片电池”来说 ， 应用仍是关键 。 第一款有幸搭载的比亚迪产品将是“汉”——比亚迪新能源旗舰轿跑 。
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车身尺寸4980x1910x1495mm ， 轴距达到2920mm ， 提供单电机两驱和双电机四驱车型 ， 其中单电机车型最大功率为222马力；双电机四驱车型前/后电机最大功率分别为222马力和272马力 。 在风阻系数仅有0.233Cd和强劲刀片电池组的双料加持下 ， 比亚迪“汉”的最大续航里程达到605公里 ， 0-100km/h加速仅需3.9秒 ， 成为“3秒俱乐部”新成员 。
带“刀”好“汉”即将出征 ， 有安全且续航不凡的刀片电池作为辅助 ， 特斯拉MODEL3或许不再是第一选择 。


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