“幾乎所有你能想到的汽車品牌，都在和我們探討基於刀片電池技術合作的方案”。
“搭載刀片電池的新能源汽車，將把‘自燃’這個詞從新能源汽車的字典中徹底抹掉”，比亞迪集團總裁王傳福在3月29日的刀片電池發佈會上說，刀片電池將改變行業對三元鋰電池的依賴，把動力電池的技術路線引回“正道”，並將重新定義新能源汽車的安全標準，引領全球動力電池安全新高度。
頻頻曝光的電動汽車自燃事故引發公眾對電池安全的擔憂
通過刀片電池，比亞迪刷新了磷酸鐵鋰電池的能量密度，追平三元鋰電池的主流水準；通過針刺實驗，刀片電池又顯示出了異乎尋常的“冷靜”，成為唯一能在這一嚴苛測試中過關的動力電池。
在多年競爭和淘汰之後，電動汽車的動力電池由群雄逐鹿演變為兩強爭霸，三元鋰電池成為乘用車的主流，而磷酸鐵鋰電池則牢牢控制了公交、大巴市場。
背後的邏輯是：三元鋰電池的能量密度更高，可以支撐更好的續航表現，還能拿到政策補貼，這都在刺激汽車廠商裝車的積極性；而磷酸鐵鋰電池的安全性更好、壽命更長，對於乘員數量多、運營強度大的公交、大巴來說，這種電池是不二之選。
在磷酸鐵鋰陣營中出現“刀片電池”這一新生代產品後，三元鋰電池會受到怎樣的衝擊？它所把持的乘用車市場，會倒向磷酸鐵鋰陣營嗎？
為什麼是“刀片”？
比亞迪超級磷酸鐵鋰單體電池（俗稱電芯），因外觀呈扁平的長條狀，而被稱為“刀片電池”。
通過刀片電池發佈會和相關專利文件，我們可以看到比亞迪提升磷酸鐵鋰電池能量密度的思路。
刀片電池實際上是CTP的產物，所謂CTP（Cell to Pack）是指把單體電池（電芯）直接組裝成電池包，而傳統的電池包內部結構複雜，要先把若干個電芯組裝成模組，再把若干個模組組裝成電池包。
某品牌汽車動力電池包結構示意
傳統電池包內部需要佈置若干縱梁和橫樑，以固定電池模組，並加強電池包的強度。電池模組的外殼和電池包內縱橫交錯的加強梁，會佔用大量空間，據比亞迪集團副總裁、弗迪電池董事長何龍在刀片電池發佈會上透露，傳統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梁兩個環節，空間利用率提升了50%，換言之，電池包內留給電芯的空間可以達到60%。
刀片電池為什麼這麼長？據比亞迪電池包發明專利申請相關文件顯示，刀片電池長度可以在600mm—2000mm之間，遠遠超過普通鋰電池電芯。電芯長度能根據電池包的尺寸定製，由於長度足夠，電芯兩端可以“抵達”電池包的外圍框架，直接固定在邊樑上。
刀片單體電池（電芯）外觀呈扁平的長條狀（圖片來源於相關專利資料）
刀片電池為什麼這麼扁？相關專利文件中解釋說，電芯製作成扁平狀可加大有效散熱面積，提高散熱效率。
電芯為什麼能替代縱梁和橫樑？專利文件顯示，這種電芯為硬殼電芯，外殼為鋼或鋁材質，本身便可起到支撐作用。電芯並列佈置在電池包內時，可替代加強結構來保證電池包的結構強度，從而少用甚至是不用縱梁和橫樑。
據何龍在發佈會上介紹，刀片電池的電芯既是“能量體”，同時又是結構件，並且還借鑑“蜂窩鋁”的結構，在電芯陣列的上下兩面粘接上高強度結構板，這樣可以讓刀片電池包的強度比傳統電池包“不減反增”。
刀片電池包內部結構示意（圖片來源於相關專利資料）
這種設計無疑會大幅提高電池包的“體積比能量密度（瓦時/升）”，也就是說，同樣大小的電池包，可以放進更多的電芯，從而攜帶更多的電量。
電動汽車的動力電池包通常佈置在底盤上的前後軸之間，長度、寬度和厚度都受限。相對於三元鋰電池，磷酸鐵鋰塊狀電池的能量密度偏低，傳統結構的磷酸鐵鋰塊狀電池包，所攜帶電量很難支撐電動汽車續航超過400公里。而據比亞迪提供的信息，使用刀片電池結構的電池包，體積比能量密度提升50%，搭載刀片電池的比亞迪“漢”車型預計於6月上市，NEDC續航達到605公里，基本追平了三元鋰電池的先進水平。
電動汽車的電池包通常佈置在底盤上，體積受限（示意圖來源於網絡）
而據相關專利文件中的描述，刀片電池包的體積利用率還可以進一步提升，“此設計可以將空間利用率由原先的40%左右，提高到60%以上甚至更高。
在三元鋰電池領域，目前也在推進電芯直接成包的CTP技術，但提升幅度與刀片電池相比有明顯差距。根據寧德時代的數據，CTP三元鋰電池包體積利用率可以提高15％—20％，電池包能量密度提升10％—15％。
“針刺”代表了什麼？
除了能量密度大幅提升之外，比亞迪刀片電池還顯示了驚人的安全性。
據悉，比亞迪刀片電池日前完成了動力電池測試領域難度最大的“針刺實驗”，這也是首款通過針刺實驗的動力電池。
單體電池的針刺實驗，是用直徑5mm-8mm的鋼針刺穿電池，鋼針停留在電池內觀察一小時。導電的鋼針刺入電池後，會導致電池內部短路，可能引起熱量急劇釋放、失控，進而引發起火、爆燃等後果 。由於難度太大，目前沒有三元鋰動力電池能夠通過這一測試，新國標《電動汽車用鋰離子動力蓄電池安全要求》（徵求意見稿）甚至取消了針刺實驗。
3月29日的刀片電池發佈會上，比亞迪公佈了三元鋰電池、傳統磷酸鐵鋰塊狀電池和刀片電池的對比針刺實驗完整視頻。視頻顯示，三元鋰電池“一刺即爆”，在兩三秒內就出現了劇烈燃燒，表面溫度超過500攝氏度，電池表面放置的雞蛋被炸飛；傳統磷酸鐵鋰電池有煙霧冒出，但沒有出現明火，表面溫度在200—400攝氏度，電池表面的雞蛋被烤焦；而刀片電池則沒有出現煙霧和明火，電池表面溫度也僅有30—60攝氏度，電池表面的雞蛋沒有變化。
三種動力電池的針刺實驗結果
據中科院院士、清華大學教授歐陽明高分析，刀片電池之所以能通過針刺實驗，一方面是因為長條狀的電池散熱面積大，另一方面，是形成電池短路的迴路長，產熱量少，這兩個因素決定了刀片電池溫升速率較小。
某媒體曝光的刀片電池真容
由於屢屢曝出起火事件，電動汽車的安全性引發質疑，據中國汽車流通協會發布的報告，由於多起電動車爆炸起火事件的影響，有近30%的消費者擔心電池安全問題，並因此放棄購買電動汽車。
據新能源汽車國家大數據聯盟的調研，在電動汽車已查明的著火原因中，電池問題佔比最高，達到58%；而據新能源汽車評價規程（CEVE）的資料，2019年發生的電動汽車起火事故中，三元鋰電池車輛佔比最高，達到60%，磷酸鐵鋰電池車輛佔比僅為5%。
三元鋰電池能量密度較高，在乘用車近兩年的“續航競賽”中，三元鋰電池成為汽車廠商主流選擇。但三元鋰電池的熱穩定性較差，尤其是廠商為追求更好看的數據，推動了三元鋰電池迅速“高鎳化”（三元鋰電池正極材料中含鎳鈷錳三種元素，提高鎳的比例可提升能量密度，但電池的化學穩定性會下降），安全風險在進一步上升。
比亞迪的刀片電池通過了針刺實驗，意味著通過技術革新，磷酸鐵鋰電池達到了更高的產品穩定性和更低的故障率。“把自燃從新能源汽車字典裡抹去”的刀片電池，會對三元鋰電池把持的乘用電動汽車市場形成顛覆性衝擊嗎？
比亞迪刀片電池已於3月份實現量產，並將首次搭載在漢車型上
王傳福在發佈會上表示，對電池能量密度不切實際的追求，徹底“帶偏了”動力電池行業的發展路線，並且讓新能源乘用車的安全口碑付出了極其慘重的代價；而刀片電池的發佈是在“糾偏”，不但徹底解決新能源汽車行業安全痛點，還將倒逼整個行業做出改變。
關於刀片電池的應用前景和對行業的影響，弗迪電池董事長何龍透露說，“幾乎所有你能想到的汽車品牌，都在和我們探討基於刀片電池技術合作的方案”。 文/長城新媒體記者 傅雪峰
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