3月29日，比亞迪宣佈正式推出“刀片電池”。顧名思義，刀片電池是指內部電池單體形似刀片的新型電池包，正極材料依舊是比亞迪最擅長的磷酸鋰鐵，兼具長壽命和長續航的特徵。同時，刀片電池特別的結構優勢，還使其徹底擺脫了傳統動力電池在針刺穿透測試時可能會發生的“熱失控”噩夢，重新定義了新能源汽車的安全標準, 引領全球動力電池安全新高度。
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裡徹底抹掉。”
什麼是“刀片電池”？
刀片電池是一種針對電池包的設計專利，它的內部將很多形似刀片的電池單體集合成電池陣列，所以被稱作刀片電池。與傳統的電池包相比，刀片電池最大的變化就是改變了電池單體的形狀，不需要模組，可以直接佈置在電池包內，簡化了製作工藝、組裝複雜度、生產成本、重量，並提升電池包的能量密度。
傳統的電池包封裝主要有三大部分：電池單體→電池模組→電池包。
傳統的單體動力電池普遍都採用圓柱形結構，因其體積很小，不易佈置，需要先將許多單體電池裝到一個立方體模組內，再安裝進電池包。比如，目前主流的21700三元鋰電池，是指直徑為21毫米，高度為70毫米的圓柱形電池。特斯拉老款85千瓦時電池包，內部足有約7104節18650三元鋰電池。
（傳統有模組的電池包）
這種有模組的電池包有兩大缺點：
其一，材料和空間耗費較高，而且裝配步驟複雜。傳統動力電池包因為需要電池模組，不但需要耗費時間將單體電池裝配進模組內，模組殼體、電池包橫樑和縱梁、BMS電池管理系統為了監控到每個電池單體所需的線束和傳感器，都是一筆不小的費用。另外，傳統動力電池包內圓柱形電池單體之間、電池模組之間都存在間隙，需要為結構梁預留位置，這些被浪費掉的空間成為了降低電池包能量密度的元兇。
其二，故障率、管理和維修成本高。傳統動力電池包內電池單體數量龐大，潛藏的故障率給BMS電池管理系統帶來了巨大的工作壓力，如何及時監控並管理好每個單體電池，一直都是困擾車企的難題。而且，傳統動力電池包複雜的內部結構，也成為了後期維護保養、更換電池單體時的負擔。
比亞迪的刀片電池是基於無模組理念開發而來，它對電池單體進行了改進，利用形似刀片的硬殼長電池單體，省去拼裝模組的步驟，直接將電池單體安裝在電池包內。
刀片電池（無模組電池包）封裝可分為兩大部分：電池單體→電池包 。
專利顯示，刀片電池單體的長度可在600毫米到2500毫米之間。因為這種電池單體尺寸很長，無需組成模組就能夠直接安裝在電池包內，而且其還採用了硬殼結構，可以通過電池單體本身提高電池組剛度，使電池組在外力作用下不易發生形變，進而減少甚至完全省去電池包內的橫樑和縱梁。
無模組電池包的一大不可忽視的好處就是可以提升電池包內的空間利用率。比亞迪官方表示，傳統的有模組電池包內空間利用率僅有40%，刀片電池的空間利用率可達60%-80%，提升了50%以上。
在大幅提升系統質量能量密度以及體積能量密度的同時，去掉模組這一層中間結構，也使電池包複雜度大幅下降，由此也帶來了更高的產品穩定性和更低的故障率。比亞迪股份有限公司副總裁、弗迪電池有限公司董事長何龍在發佈會上介紹，比亞迪刀片電池內僅有100個電池單體。
為何選擇“磷酸鋰鐵”？
當前新能源汽車裡採用的主流動力電池有兩種：三元鋰電池和磷酸鋰鐵電池。
三元鋰電池因為電池比能量高，可以帶來更大的續航能力，且更易滿足國家補貼標準，應用較多。但其劣勢也很明顯，三元鋰電池熱穩定性較差，在250-300℃高溫就會分解產生大量遊離態氧，並且因為三元鋰材料的化學反應尤其強烈，一旦釋放氧分子，電解液在高溫作用下就會迅速燃燒，隨即發生爆燃現象。
相比之下，磷酸鋰鐵電池雖然電池比能量相對偏低，但其磷酸鐵鋰晶體中的P-O鍵穩固，難以分解。即便在高溫或過充狀態下，也不會像鈷酸鋰一樣結構崩塌發熱或是形成強氧化性物質，擁有良好的安全性。
三種動力電池針刺對照測試結果：
- 比亞迪前不久還進行了一次三元鋰電池、磷酸鋰鐵塊狀電池、刀片電池的對比針刺穿透測試。這項針對電池熱失控的測試，因為會使電池內部發生短路現象，導致電池內部溫度和壓力迅速上升，甚至引發起火爆炸，一向都被車企視作噩夢。甚至有傳言稱，最新的強制性國標《電動汽車用鋰離子動力蓄電池安全要求》徵求意見稿，取消電芯針刺試驗，就是因為三元鋰電池因為熱穩定性較差，無法通過這項測試。
比亞迪這次的測試結果差異明顯，也證明了兩種正極材料的熱穩定性區別。熱穩定性較差的三元鋰電池在針刺穿透過後馬上爆炸起火，電池表面的雞蛋也被炸飛；磷酸鋰鐵塊狀電池無明火、有煙，表面溫度200℃-400℃；比亞迪刀片電池針刺穿透後，無火、無煙，表面溫度30℃-60℃，顯著優於三元鋰電池和磷酸鋰鐵電池。
磷酸鋰鐵電池優於三元鋰電池，是因為熱穩定性更好。同樣採用磷酸鋰鐵作為正極材料的比亞迪刀片電池優於磷酸鋰鐵塊狀電池，則是因為其刀片形態的結構，使內部電極卷數明顯小於塊狀電池，所以被刺穿時內部因短路產生的熱量也就更少，而且更大面積的外殼也有助於散熱。
另外，磷酸鋰鐵電池的壽命也要更長，循環壽命普遍可達2000次以上，而三元鋰電池的循環壽命則普遍在1200次以上。也就是說，磷酸鋰鐵電池即使是每天完全充放電一次，也可以使用5.48年。
寫在最後：
嚴格意義上講，比亞迪刀片電池更像是電池包形態的創新，而不是一種電池單體技術的創新。因為，刀片電池的最大改變不在技術，而是變為刀片形狀的電池單體，可以省去部分工序和製造成本，擁有更高的能量密度和穩定性。
據王傳福現場透露，刀片電池目前僅計劃在比亞迪漢EV車型上搭載應用，其他車型暫無規劃。漢EV是比亞迪計劃在今年年中推出的一款純電動中大型轎車，綜合續航里程可達605公里，百公里加速時間3.9秒。
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