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比亚迪“刀片电池”详解

来源:火狐官网下载    发布时间:2024-03-09 23:18:13


  比亚迪“刀片电池”的重量比单位体积内的包含的能量虽然比上一代电池提升了9%,但体积比单位体积内的包含的能量的提升幅度却高达50%,这才是“刀片电池”真正的过人之处。

  最近一段时间,比亚迪再一次占领了各大新闻媒体平台汽车甚至财经板块的头条,原因是其董事长王传福对外宣布比亚迪“刀片电池”(新一代磷酸铁锂电池)将在今年3月在重庆工厂开始量产,并在6月上市的汉EV中首次搭载。

  此消息一出,不仅在汽车行业和消费的人群体中引起轰动,长期资金市场也立即作出反应,比亚迪股票一度涨停。而随着“拥有超过300项专利”、“单位体积内的包含的能量提升50%”、“成本降低30%”等数据的曝光,此前传说中的“超级磷酸铁锂电池”的面貌也逐渐清晰起来。那么作为比亚迪研发多年的“秘密武器”,“刀片电池”厉害在哪呢?

  实际上,“刀片电池”是比亚迪最近对外宣传新一代磷酸铁锂电池的一个名称,实际上的意思就是比亚迪研发多年的“超级磷酸铁锂电池”,或许是厂家希望能够通过一个犀利而相对具象化的名称,来获得更大的声量。

  所谓“刀片电池”,实为比亚迪开发的长度大于0.6 m的大电芯,通过阵列的方式排布在一起,就像“刀片”一样插入到电池包里面。一方面可提高动力电池包的空间利用率、增加单位体积内的包含的能量;另一方面能确保电芯有充足大的散热面积,可将内部的热量传导至外部,从而匹配较高的能量密度。

  而相比比亚迪此前的磷酸铁锂电池,“刀片电池”的升级重点在于该电芯可实现无模组,直接集成为电池包(即CTP技术),从而大幅度的提高集成效率。

  但实际上,比亚迪并非首先运用CPT技术的厂商。作为全世界装机量最大的动力电池制造商,宁德时代先于比亚迪运用了CPT技术。2019年9月,宁德时代在法兰克福车展中就对这一技术进行了展示。

  全球范围来看,先后有特斯拉、宁德时代、比亚迪、蜂巢能源4家先后着手开发并宣布将量产CTP相关这类的产品,无模组动力电池包正在成为主流技术路线。

  所谓模组,就是将部分相关零部件构成一个模块,也能够理解为一个零部件总成的概念。在电池包这一领域,将若干电芯、导电排、采样单元及一些必要的结构支撑部件集成在一起构成一个模块,也叫模组。

  而CPT(cell to pack)就是将电芯直接集成到电池包。由于省去了电池模组组装环节,电池包零部件数量减少40%,CTP电池包体积利用率提高了15%-20%,生产效率提升了50%,大幅度降低动力电池的制造成本。

  从正负极材料来说,目前市面上运用最广泛的车用动力电池有三元锂和磷酸铁锂两种,但这两大类动力电池则各有千秋。相比三元锂电池,磷酸铁锂电池安全性更高、循环常规使用的寿命更长、成本也更低,但单位体积内的包含的能量的提升空间较小。

  但如果能够解决磷酸铁锂电池单位体积内的包含的能量低的短板,所有问题不就迎刃而解了吗?理论上是这样没错,但难度却相当大,所以才有了CTP技术,在不改变正负极材料的前提下最大限度提高电池的体积比单位体积内的包含的能量。

  据悉,比亚迪“刀片电池”的重量比能量密度可达到180Wh/kg,相比此前提升大约9%,这一数据已不弱于“811”三元锂电池,也就是说“刀片电池”在保留磷酸铁锂电池高安全性、高稳定性、低成本的同时,达到了高级别三元锂电池的单位体积内的包含的能量。

  而且被很多人忽略的一点是,电池单位体积内的包含的能量其实可以从两个维度来定义。一是单位重量内的能量密度,也就是工信部所采用的维度,必然的联系到能获得多少补贴,也在某些特定的程度上影响着车辆的续航。而另一个,是单位体积内的单位体积内的包含的能量,这个维度不在工信部的评判标准内,但同样会影响到车辆的续航能力。

  而比亚迪“刀片电池”的重量比单位体积内的包含的能量虽然比上一代电池提升了9%,但体积比单位体积内的包含的能量的提升幅度却高达50%,这才是“刀片电池”真正的过人之处。因为这在某种程度上预示着,相同的车型,比亚迪未来可将车辆的电池容量提高50%,虽然可能也会带来重量增加的影响,但最终实际的续航表现一定是大幅度的提高的。例如首款搭载“刀片电池”的汉EV,虽然是一款车长接近5m的中大型车,但也拥有600km左右的续航能力。

  而对于消费者来说,续航其实是次要的,电池安全才是重中之重。近年来电动车安全事故频发,绝大部分是由于电池起火造成的。为提升续航里程,如今的车企大多采用镍成分比例较高的三元锂电池,“622”型号如今已经十分常见,甚至“811”也已经在量产车型中搭载,也就是说维持电池稳定性的钴锰成分只占到20%,在续航里程提高的同时,电池安全性却成了一大隐患。相比之下,磷酸铁锂电池在这方面要更可靠。

  不过,即使突破了单位体积内的包含的能量低这个技术瓶颈,磷酸铁锂电池也并非十全十美。例如在抗低温方面,三元锂电池低温使用下限值为零下30度,磷酸铁锂电池低温下限值只有零下20度。那么在寒冷的北方地区,磷酸铁锂电池在冬天的性能直线下降会更明显。但恰恰北京又是全国纯电动车的主力消费地区,就算比亚迪在南方不愁卖,未来其动力电池将对外供应,如果失去北方市场,那么在与宁德时代等对手的竞争中将容易被动。

  早在2019年,就盛传汉将是比亚迪首款搭载“刀片电池”(当时还叫做超级磷酸铁锂电池)的车型。而最近,比亚迪汉的申报信息也出现在了工信部最新一期的产品公示中。

  根据申报信息,比亚迪汉EV将搭载磷酸铁锂“刀片电池”,产地为重庆弗迪锂电池有限公司,这与此前王传福向外界宣布的信息高度一致。而汉DM则搭载镍钴锰酸锂电池,也就是我们常说的三元锂电池,产地为深圳市比亚迪锂电池有限公司。

  目前,还未出现关于“刀片电池”在其他车型上的量产计划,汉EV是目前能确定的唯一一款车型。由于“刀片电池”本身扁平而细长的形状决定了车辆必须有宽阔的布置空间,所以“刀片电池”目前来看只适合搭载在汉这种车身尺寸较大的车型中,而汉EV的轴距则达到了2920mm.

  此外,其实商用车领域很早之前就已经引进了CTP电池包技术,例如客车等。由于客车电池排布空间大,其跟CTP电池包的兼容性要高于传统的动力电池。所以,比亚迪未来或将“刀片电池”大面积投入到商用车领域中,例如纯电动客车等。

  而在对外合作方面,比亚迪在去年与丰田成立了合资公司,与奥迪之间的合作(电池采购)也正在谈判当中。在这两大合作伙伴之中,奥迪使用比亚迪“刀片电池”的可能性或许更大一些。

  实际上,早在去年9月就有消息称,奥迪正在与比亚迪进行谈判,计划将后者纳入其电池供应商之列。消息指出,比亚迪的动力电池将用于基于奥迪和保时捷共同开发的PPE平台打造的高端车型。

  考虑到PPE平台的主要任务是打造高端车型,那么综合性能强大但对布置空间有较高要求的“刀片电池”就正好有了用武之地。相比宁德时代或其他厂商的三元锂电池,比亚迪“刀片电池”在可靠性方面更有保障,而这也是奥迪比较看重的。

  毫无疑问,“刀片电池”的量产代表着比亚迪的技术进步,其或将成为品牌发展历史中里程碑式的作品。目前来看,“刀片电池”的性能和市场潜力都是很值得期待的。但评判一款产品或说一种新技术是否成功,还要经过市场的检验。对于比亚迪来说,“刀片电池”是里程碑还是“里程悲”?不久后就会有答案。

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