預熱已久的刀片電池,終于在近日正式亮相。從“出鞘·安天下”的發布會主題,能看出比亞迪方面對其寄予的期待。在發布會現場,比亞迪集團董事長兼總裁王傳福表示:“‘刀片電池’體現了比亞迪徹底終結新能源汽車安全痛點的決心,更有能力將引領全球動力電池技術路線重回正道,把‘自燃’這個詞從新能源汽車的字典里徹底抹掉。”
有正道,就當然有“歪門邪道”,賴以區分的標準,并非裝機量的多寡。據統計數據顯示,2019年新能源汽車裝機量約為117.5萬輛,其中三元鋰電池裝機量為37.5GWh,占比達60%,而磷酸鐵鋰電池裝機量為20GWh,占比僅為32%。
比亞迪所認為的正道,是安全性,更確切來說,是安全與續航,在兩大用戶最關心的要素間,取得平衡。
重回正道,或許意味著以三元鋰電池為主的路徑,值得商榷。三元鋰電池的火熱,與市場、政策,對長續航、高能量密度、高充能效率的青睞密不可分。三元鋰電池本身在上述三個方面就對磷酸鐵鋰電池具有一定的優勢。
另外,三元鋰電池顧名思義,其正極材料應用了三種元素,鎳鈷錳或鎳鈷鋁,為繼續追求能量密度,三元鋰電池往往采用提升鎳含量的方法,三種元素的配比從532到622再到即將大面積推廣的811。
鈷與錳在三元鋰電池中起到延長電池壽命,提高電池穩定性的作用。高鎳正極的會導致相應的電極材料的結構穩定性降低,影響電池循環壽命。這意味著僅就三元鋰電池技術而言,續航與安全之間,存在著二律背反關系。
即使有數據表明,純電動汽車自燃的風險并不比燃油車高,但一旦發生自燃事故,快速、劇烈的燃燒反應讓人印象深刻。技術本身的局限,讓三元鋰電池及純電動汽車往往與“自燃”一詞劃等號。
比亞迪的“刀片電池”首先解決的,就是用戶對于安全的疑慮,挑戰針刺穿透測試。該測試是行業內公認的,最為嚴苛的電芯安全檢測手段,用鋼針刺穿動力電池電芯,模擬電芯內部大面積短路現象。
在實驗中,同等的實驗條件下,比亞迪的“刀片電池”在穿透后,無明火,無煙產生,電池表面的溫度僅有30-60℃左右,甚至連擺放在電池表面的雞蛋都無變化,仍處于可流動的液體狀態。反觀三元(參數|圖片)鋰電池,在針刺瞬間,表面溫度迅速超過500℃,并發生極端的熱失控,爆炸并劇烈燃燒。而傳統的磷酸鐵鋰電池雖無明火產生,但有煙,電池表面溫度達200℃-400℃。
刀片電池擊中的第二痛點是續航。傳統的磷酸鐵鋰電池能量密度較低,這也是其在與三元鋰電池競爭時處于下風的根本原因。
刀片電池本質上依然是磷酸鐵鋰電池,只是該表了電芯的布局心態,據此前公開的專利新內容顯示,其將電芯進行了扁平化的處理,最長長度達2.5米,是傳統磷酸鐵鋰電池的十倍。
這種設計一方面擴大了單體電池的散熱性能。另一方面,結合陣列式布局,提高了結構強度。用電池本身,部分取代了電芯-模組-電池包三級集成中的模組作用,減少了模組級的結構件,簡化支撐、強度結構,形成類似電芯-電池包的兩級集成,在體積利用率上提升了50%以上,能在有限的空間內擺放更多的電池。
其在大幅提升系統質量能量密度以及體積能量密度的同時,由于去掉了模組這一層中間結構,使得電池系統的復雜度大幅下降,由此也帶來了更高的產品穩定性和更低的故障率。這種電池在續航、安全甚至成本上,都體現出了一定的優勢。
以應用刀片電池的首款產品,比亞迪漢(參數|圖片)來看,其系統能量密度以達140Wh/kg。結合最新一期新能源乘用車目錄來看,應用三元鋰電池純電動車的主流水平為160Wh/kg,大大縮小了兩種電池之間的差距。另外,據此前透露,比亞迪將在未來兩年內規劃單體能量密度重量比達180Wh/kg以上的新一代產品。
此外,刀片電池將成為弗迪電池的首款產品,為比亞迪的供應鏈開放打出一個開門紅。在發布會上,比亞迪副總裁兼弗迪電池董事長何龍更是自信的表示:“幾乎你能想到的所有汽車品牌,都在和我們探討基于刀片電池技術的合作方案,相信大家很快就能看到、聽到刀片電池更多精彩的消息。”
審慎來看,比亞迪的刀片電池技術并沒有提高新能源汽車的整體上限,但在現有的框架內,它通過巧妙的設計,在成本、安全、續航三大方面找到了一個平衡點,給了生產商(參數|圖片)、消費者一個選擇磷酸鐵鋰電池產品的理由。可以預見的是,刀片電池的出現將刺激新能源產業更多的靈感,推動新能源汽車的進一步普及。就當下來看,則將成為比亞迪又一個征戰市場的利器。
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