[ EV知道 實(shí)驗(yàn)室 ]近幾年，新能源汽車行業(yè)發(fā)展蒸蒸日上，動力電池行業(yè)也因此蓬勃發(fā)展，鈷酸鋰、錳酸鋰等動力電池隨著時(shí)間的檢驗(yàn)都漸漸淡出動力電池市場，目前動力電池市場則主要剩下了三元鋰和磷酸鐵鋰兩強(qiáng)爭霸。

基于政策導(dǎo)向、用戶認(rèn)知、市場需求等多方面因素，在對于續(xù)航要求更高的乘用車領(lǐng)域，近年來三元鋰電池的裝機(jī)占比飛速增長。然而隨著電池補(bǔ)貼逐步退出和近期備受關(guān)注的電池安全問題，磷酸鐵鋰電池的各項(xiàng)優(yōu)勢愈發(fā)突出，其具有很好的成組效率，工藝與規(guī)模化效益也具有優(yōu)勢。

比亞迪率先從兩者之間找到了平衡之法，其剛剛推出的超級磷酸鐵鋰電池（俗稱電芯），因外觀呈扁平的長條狀，而被稱為“刀片電池”。那么它相比普通磷酸鐵鋰塊狀電池來說，“超級”在何處呢？

● 能量密度大大提升

電動汽車的動力電池包通常布置在底盤上的前后軸之間，長度、寬度和厚度都受限。三元鋰電池之所以能夠成為主流技術(shù)路線，就在于它的單體能量密度相較于磷酸鐵鋰塊狀電池而言有優(yōu)勢。相對于三元鋰電池，磷酸鐵鋰塊狀電池的能量密度偏低，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的磷酸鐵鋰塊狀電池包，所攜帶電量很難支撐電動汽車?yán)m(xù)航超過400公里。但單體能量密度雖然關(guān)鍵，真正決定電動汽車?yán)m(xù)航的卻是系統(tǒng)（電池包）能量密度。能量密度一般分重量能量密度和體積能量密度兩個(gè)維度，比亞迪刀片電池解決方案則可以有效提高磷酸鐵鋰電池的體積能量密度，由此達(dá)到更高的續(xù)航里程。

它是如何做到的呢？從形狀來看，顧名思義，刀片電池是將電芯做成了刀片形狀，“刀片”的長度可以根據(jù)電池包的尺寸進(jìn)行定制，最長可以做到2米（據(jù)比亞迪電池包發(fā)明專利申請相關(guān)文件顯示，刀片電池長度可以在600mm—2000mm之間）。通過長電芯陣列來組成電池包，電芯像刀片一樣插入包體內(nèi)。通過單一電芯的扁平化處理，刀片電池實(shí)現(xiàn)了無模組的電池方案。

而傳統(tǒng)的電池包內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，要先把若干個(gè)電芯組裝成模組，再把若干個(gè)模組組裝成電池包。其內(nèi)部需要布置若干縱梁和橫梁，以固定電池模組，并加強(qiáng)電池包的強(qiáng)度。電池模組的外殼和電池包內(nèi)縱橫交錯(cuò)的加強(qiáng)梁，會占用大量空間。刀片電池由于取消模組殼體等零件，節(jié)省出的空間和重量可以安裝更多的電芯，大幅提高電池包的“體積比能量密度（瓦時(shí)/升）”，從而攜帶更多的電量，也就是我們常說的續(xù)航能力更強(qiáng)。

據(jù)比亞迪集團(tuán)副總裁、弗迪電池董事長何龍?jiān)诘镀姵匕l(fā)布會上透露，傳統(tǒng)電池包的空間利用率僅為40%左右，而刀片電池省去了模組和加強(qiáng)梁兩個(gè)環(huán)節(jié)，空間利用率提升了50%，換言之，電池包內(nèi)留給電芯的空間可以達(dá)到60%。

此外，刀片電池還具有高電壓放電能力，能夠?yàn)榧冸妱悠囂峁└鼜?qiáng)勁的動力輸出和加速能力，以即將發(fā)布的比亞迪漢EV為例，在搭配全球首次量產(chǎn)應(yīng)用的“高性能碳化硅MOSFET電機(jī)控制模塊”之后0-100km/h加速僅需3.9秒，成為“3秒俱樂部”新成員。

● 擁有超強(qiáng)安全性能

磷酸鐵鋰塊狀電池本身在安全性和壽命上就有一定優(yōu)勢。在比亞迪內(nèi)部，安全是被含義為最高級別的，不允許出現(xiàn)任何安全問題。比亞迪獨(dú)創(chuàng)的七維四層防護(hù)體系，全方位有效的保護(hù)電池安全，基于磷酸鐵鋰技術(shù)的刀片電池安全性保障更加突出。

電芯變長變薄，表面積也隨之增大，電芯的散熱效率提升，電池包整體散熱性更優(yōu)秀。原本磷酸鐵鋰塊狀電池的熱失控表現(xiàn)就優(yōu)于三元鋰電池，如今刀片電池將冷卻風(fēng)道、防爆閥等部件設(shè)置在電芯兩側(cè)（如上圖所示）。電芯疊在一起采用豎直排列，極大地增加了電池包的剛度，因此其安全性也得到提升。

從鋰電池誕生之初，針刺試驗(yàn)就是電池安全測試中的最重要的一種手段。時(shí)至今日，在鋰電池針對安全的多達(dá)300多項(xiàng)試驗(yàn)中，公認(rèn)最難的仍是針刺試驗(yàn)。最近比亞迪電池實(shí)驗(yàn)室對刀片電池進(jìn)行了該項(xiàng)測試，并與三元鋰電池和磷酸鐵鋰塊狀電池進(jìn)行對照。在該測試上，刀片電池有不俗的表現(xiàn)。

視頻展示，三元鋰電池在被針刺穿的一瞬間就發(fā)生了爆燃，溫度超過500攝氏度，場面與2019年上海地下車庫新能源汽車自燃的錄像有極高的相似度。

相比之下，磷酸鐵鋰塊狀電池的安全性要好一些。在被針刺穿的瞬間，磷酸鐵鋰塊狀電池表面的溫度高達(dá)400攝氏度，但并沒有發(fā)生起火燃燒的現(xiàn)象。

而刀片電池在被刺穿的時(shí)候，并沒有任何的異常表現(xiàn)，甚至連冒煙都沒有，結(jié)構(gòu)依舊穩(wěn)定。通過溫度傳感器顯示，電池表面的溫度只有60攝氏度，甚至低于夏季北京地面最高70度的溫度。這對于動力電池行業(yè)安全發(fā)展具有里程碑的意義。

針刺測試與我們的日常用車到底有多大的關(guān)系呢？我們都知道電池是我們新能源汽車最重要的部件，為了保護(hù)電池的安全，廠家把電池包布置在汽車的底部，目的是防止電池包受到撞擊破壞。但是放在底部就要面對可能出現(xiàn)的剮蹭問題，如果在高速行車的時(shí)候，因?yàn)槁访娌黄交蛘哂胁幻魑矬w擋在路中央，如果躲避不及電池包就可能被劃破，甚至有貫穿動力電池的風(fēng)險(xiǎn)。

如果此時(shí)動力電池是三元鋰電池，三元鋰電池在被刺穿的瞬間就會燃起大火，場面非?？膳?，難以控制；若動力電池為磷酸鐵鋰塊狀電池，被劃破的磷酸鐵鋰塊狀電池表面溫度升高到400攝氏度，但并沒出現(xiàn)起火燃燒的現(xiàn)象；而如果動力電池是刀片電池，即使電池被貫穿，汽車也不會起火、更不會爆炸，電池表面的溫度不會超過60度，并沒有什么危險(xiǎn)，車主只需要下車打個(gè)售后服務(wù)電話，換輛車?yán)^續(xù)前進(jìn)。正如比亞迪集團(tuán)總裁王傳福在刀片電池發(fā)布會上所說：“搭載刀片電池的新能源汽車，將把‘自燃’這個(gè)詞從新能源汽車的字典中徹底抹掉。”

此外，在使用壽命方面，刀片電池相比三元鋰離子電池同樣具有無可比擬的優(yōu)勢。汽車動力系統(tǒng)專家、我國科學(xué)院院士歐陽明高評價(jià)：“還有壽命和質(zhì)保，比亞迪電動大客車現(xiàn)在已經(jīng)提出10年100萬公里的質(zhì)保，在商用車領(lǐng)域這已經(jīng)非常高了。”

● 刀片電池之于三元鋰電池的競爭力如何？

基于刀片電池+磷酸鐵鋰化學(xué)體系能達(dá)到的電芯級與電池包級的能量密度，以及其與目前典型的三元鋰電池包的對比，不難看出，刀片電池完全可以在能量密度上與現(xiàn)在市面上高能量三元鋰電池相匹敵。從產(chǎn)品層面來看，漢EV的最高續(xù)航成績?yōu)?05km，已經(jīng)追近了主流采用三元鋰離子電池純電動車的續(xù)航里程。在此基礎(chǔ)上，刀片電池還有更高的安全系數(shù)和更長的使用壽命等優(yōu)點(diǎn)，這將助力刀片電池成為乘用車細(xì)分市場中的翹楚。

全文小結(jié)：刀片電池的出現(xiàn)規(guī)避了傳統(tǒng)磷酸鐵鋰塊狀電池的短板，并更大程度的發(fā)揮了其優(yōu)勢，完全排除了出現(xiàn)燃爆的可能，再一次定義全球動力電池安全新標(biāo)準(zhǔn)，為行業(yè)技術(shù)進(jìn)步提供了新思路。