[汽車之家 技術(shù)]  六月一日，因為疫情原因頒布的不限號政策正式取消，北京重回限行時代，能夠自由自在出行的電動車再次成為不少人購車的首選。說起電動車，就不得不提比亞迪，這段時間比亞迪一直動作不斷，其最終目的為自家全新的旗艦車型比亞迪漢造勢，話又說回來，高級輔助駕駛、刀片電池加身的漢確實讓我很感興趣。尤其是刀片電池的出現(xiàn)，讓大家看到了磷酸鐵鋰電池的新潛力。就在上個周末，我有幸來到了位于重慶璧山的電池工廠，這是比亞迪首次向媒體開放刀片電池的生產(chǎn)線，而我也從這次參觀中了解了刀片電池更多的故事。

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刀片電池的誕生和未來

刀片電池和三元鋰電池有哪些不同？

細(xì)、薄的刀片電池能保證碰撞安全嗎？

開篇：有因必有果，18年積累看清比亞迪刀片電池來龍去脈

　　比亞迪刀片電池的誕生并不是偶然，對于比亞迪的電池開發(fā)人員來說，奮斗與厚積薄發(fā)似乎是個更恰當(dāng)?shù)乇硎觥?/p>

　　比亞迪的一系列動作，受到了當(dāng)時日本人的嘲笑，雖然日本科技企業(yè)在當(dāng)時的金融危機(jī)中暫失一城，但在鋰離子電池方面是絕對的權(quán)威，并且擁有技術(shù)壁壘，甚至國內(nèi)很多同行都不看好比亞迪在鋰離子電池方面的研究。

　　時間來到2012年，比亞迪正式開啟了三元鋰電池（NCM）的設(shè)計，實際上比亞迪布局三元鋰電池是在2003年，但三元鋰電池因為成本、難以控制的熱失控等問題一直沒有很好的進(jìn)展。

　　正所謂有因必有果，如果不是在金融危機(jī)時期，比亞迪依靠成本拿下了大量電池市場，那就不會有鋰電池的開發(fā)，沒有鋰電池的開發(fā)，就不會有后面的比亞迪磷酸鐵鋰電池量產(chǎn)。

『刀片電池成電池包后的形態(tài)』

　　而正是因為這些年的堅持和歷史機(jī)遇，讓比亞迪在結(jié)構(gòu)設(shè)計、鋰電池研發(fā)等各個方面積累了大量經(jīng)驗，最終用了短短一年半的時間，便順利的完成了對刀片電池的開發(fā)和量產(chǎn)。

中篇：刀片電池上車，它都有哪些優(yōu)缺點？

　　關(guān)于刀片電池的技術(shù)解析，安全測試等問題，我的技術(shù)大佬同事常慶林寫過詳細(xì)的系列報道，這篇文章我就不再贅述，這里我主要聊聊之前文章沒有提及的一些信息和大家對這種電池的一些疑問。

疑問一：刀片電池革新在哪里？

　　首先，刀片電池本質(zhì)上還是磷酸鐵鋰電池，所謂刀片電池是屬于物理結(jié)構(gòu)上的改變，從前電動車電池都是下面這樣的：

　　無論特斯拉上面使用的三元鋰電池還是比亞迪常用的磷酸鐵鋰電池，其電池設(shè)計大同小異。

　　在這種設(shè)計下，能量密度更小的磷酸鐵鋰電池相比三元鋰電池不占優(yōu)勢，所以我們會經(jīng)常聽廠商宣傳自家的電動車使用了三元鋰電池，而且續(xù)航里程超長等等。為了解決這個問題，比亞迪決定從結(jié)構(gòu)上面入手改變磷酸鐵鋰電池的布置及設(shè)計限制。

　　這些提升帶來的改變是顯而易見的。首先，最直接的好處是在采用原有電芯類型和技術(shù)的前提下較大地提升純電動車的續(xù)航里程。

　　其次，輕薄的長方體電池可以帶來絕佳的散熱效果。根據(jù)比亞迪的熱擴(kuò)散試驗資料，強(qiáng)制引發(fā)位于中間的電池?zé)崾Э�，最高溫度約為350℃。而此時鄰近位置的電池溫度僅有80℃，在此次熱擴(kuò)散試驗中，刀片電池只出現(xiàn)了冒煙現(xiàn)象，既沒有著火也沒有爆炸。

『同條件下針刺試驗，上圖為三元鋰電池（著火）、下圖為刀片電池（未出現(xiàn)冒煙著火等情況）』

　　可以說，刀片電池在磷酸鐵鋰的支持下，憑借優(yōu)秀的熱擴(kuò)散性（更大的電池表面積）以及較長的短路回路，可以讓刀片電池?fù)碛懈�好的安全系�?shù)，這也是刀片電池最大的優(yōu)勢之一。

疑問二：刀片電池尺寸是固定的嗎？三元鋰電池可否做成刀片電池？

　　在電動車市場上，三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池的較量一直就沒有停歇過，但是因為各自鮮明的特點，兩者其實都比較壓制，沒有在臺面上發(fā)生過誰指責(zé)誰的情況。

　　而磷酸鐵鋰在安全性上更是略勝一籌，而且不受鈷等貴金屬制約，因此在成本上也占優(yōu)勢，這樣看起來使用磷酸鐵鋰為電芯的刀片電池確實優(yōu)勢見顯。

　　既然刀片電池結(jié)構(gòu)有如此多的好處，熱失效控制也很優(yōu)秀，那么是否可以布置成三元鋰電池嗎？答案當(dāng)然是肯定的。

　　三元鋰電池也完全可以做成刀片電池，比亞迪坦言三元鋰電池為電芯的刀片電池從理論上會有更強(qiáng)的續(xù)航能力，只不過做成刀片電池形態(tài)，在碰撞方面（尤其是擠壓方面）還需要投入更多研究。

　　實際上已經(jīng)有中國品牌廠商和比亞迪進(jìn)行了接觸，并且搭載刀片電池的非比亞迪車型即將和我們見面。

疑問三：刀片電池低溫情況下使用情況如何？

　　目前刀片電池使用的是磷酸鐵鋰作為電芯，因此其低溫情況下的性能其實比能量密度更受到我們關(guān)注。當(dāng)然，目前我們還沒有對漢進(jìn)行實際的高寒測試，但可以簡單地了解一下官方的相關(guān)信息。

　　比亞迪為了提高刀片電池在冬季的使用性能，首先在熱管理方面做了很多改進(jìn)。比如說刀片電池的結(jié)構(gòu)設(shè)計上：

　　工程師在電芯外面加入了保溫材料，之后便是緊貼電芯的整套熱管理體系，在熱管理系統(tǒng)外側(cè)再布置一層保溫棉，整個結(jié)構(gòu)構(gòu)成了刀片電池的一個完整的熱管理系統(tǒng)。

　　所以從比亞迪的說法來看，刀片電池針對寒冷天氣做了大量改進(jìn)和技術(shù)提升，尤其在熱管理方面，那么這個說法是否真的如此呢？我們還需要等到冬天進(jìn)行實際的測試。

疑問四：省去了橫梁、縱梁的電池包，碰撞中單靠刀片電池能保證碰撞安全嗎？

　　電動車碰撞起火是網(wǎng)友們最關(guān)心的問題，而對于刀片電池來說，使用這種電池的電池包是取消了橫梁和縱梁的，最終刀片電池充當(dāng)了電池包的橫梁、縱梁，因此電池包的強(qiáng)度是建立在刀片電池的強(qiáng)度之上的。

　　那么問題來時，如果發(fā)生碰撞，刀片電池就會直接受力，而且這個受力既有可能是擠壓，也有可能是彎折甚至是穿刺，刀片電池能付承受這些損傷呢？比亞迪認(rèn)為是沒有問題的，工程師們用彎折單根筷子和多根筷子的原理解釋受力方面的情況。當(dāng)很多根筷子在一起時，你是無法掰斷的，刀片電池組成的電池包也是同樣的道理。

　　除此之外，比亞迪為刀片電池做了碰撞和擠壓的測試。其中碰撞測試是模擬車輛碰撞的情景，測試時速為45km/h，電池在碰撞后沒有發(fā)生起火、爆炸；擠壓測試采用了100-800kN的測試標(biāo)準(zhǔn)，電池包發(fā)生了輕微變形，未冒煙和起火；在三點壓強(qiáng)測試中（兩個支撐點，用一個力往下壓），刀片電池最終可以承受445kN，大概是一臺45噸重的卡車。

　　所以從比亞迪給出的測試數(shù)據(jù)看，刀片電池雖然取消了橫、縱梁結(jié)構(gòu)，但卻可以保持一個更強(qiáng)的電池強(qiáng)度，可以滿足碰撞安全性要求。

尾篇：刀片電池的誕生及未來的刀片電池走向何方？

　　最后，我們簡單的來看看刀片電池的是如何生產(chǎn)的，以及未來會有哪些再進(jìn)化。目前刀片電池的主要產(chǎn)地來自重慶璧山的工廠，這家工廠投資100億元，于2019年2月份開始開工，我在上周參觀的時候，電池生產(chǎn)線已經(jīng)開始生產(chǎn)，不過整體園區(qū)的建設(shè)還在有條不紊的進(jìn)行中，當(dāng)然，目前也還沒達(dá)到年產(chǎn)動力電池20GWh，不過當(dāng)整個園區(qū)都完善后，很快便能完成這個目標(biāo)。

　　第二個令人印象深刻的是生產(chǎn)機(jī)器的自制化極高。王傳福向來喜歡自己給自己當(dāng)零部件供應(yīng)商，比如比亞迪自己的各種汽車配件公司令人印象深刻，其實在電池生產(chǎn)上更是過而不及，動力電池核心的疊片機(jī)、輥壓工藝等使用的機(jī)器都是來自比亞迪自研，這種方式節(jié)約成本之余，還能防止被競爭對手卡脖子，更重要可以對電池進(jìn)行更自由的定制。這些所有的一切，其實都是比亞迪這些年來積累的成果。

刀片電池的未來

　　雖然刀片電池在今年剛剛發(fā)布，但比亞迪的工程師們已經(jīng)對刀片電池的未來進(jìn)行了少許的透露，其中一個研發(fā)方向就是預(yù)埋鋰技術(shù)。

　　在鋰離子電池首次充電過程中，會永久的消耗來自正極的鋰，這將會降低鋰離子電池的容量和能量密度。為了解決這個問題，科學(xué)家們研究了預(yù)鋰化技術(shù)。通過預(yù)鋰化對電極材料進(jìn)行補(bǔ)鋰，抵消上面提到的不可逆鋰損耗，以提高電池的總?cè)萘亢湍芰棵芏取?/p>

　　比亞迪認(rèn)為這項技術(shù)十分適合磷酸鐵鋰電池，并且坦言在預(yù)埋鋰技術(shù)上有了十分“美妙”的進(jìn)展，十分令人期待。

　　總結(jié)：雖然刀片電池的出現(xiàn)并不是化學(xué)層面的改進(jìn)，但這種電池殼體的設(shè)計變化確實引起了行業(yè)內(nèi)的探討，而且有意思的是，蜂巢、三星等電池廠商其實都已經(jīng)針對這種設(shè)計對自己的電池進(jìn)行了調(diào)整，行業(yè)內(nèi)有些人士相信，這種電芯的設(shè)計方式將是未來的一個重要發(fā)展方向。磷酸鐵鋰電池將憑借這種設(shè)計極大地和三元鋰電池拉近距離。而對于比亞迪來說，他們已經(jīng)掌握了從制造機(jī)器到制造產(chǎn)品的全套技術(shù)，已經(jīng)沒有外界因素制約其電池方面的發(fā)展，這也是比亞迪應(yīng)對未來市場的重要保障。（圖/文 汽車之家 冷曉陽）

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