比亞迪發佈刀片電池,續航、安全兩手抓,或將終結電車自燃史!


小百弟評:

除了續航里程,電動車還有哪些方面最應該被重視?


早在今年1月份的中國電動汽車百人會上,比亞迪董事長王傳福先生就曾表示:今年3月份,自家全新的刀片電池將在重慶工廠批量化生產。而在3月29日當天,比亞迪如約召開了發佈會。


▼比亞迪刀片電池發佈會開幕

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這款被比亞迪給予了厚望,聲稱要徹底終結新能源汽車安全痛點,把“自燃”這個詞從新能源汽車的字典裡徹底抹掉的電池,究竟有何神通?它是否能擔得起比亞迪的野望?是騾子是馬,拉出來遛遛唄!


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電動車最大的隱患:電池問題


現階段消費者在選購電動車時,最看重的指標往往還是續航里程。為了投其所好,主機廠不得不想方設法提高這個數據。而提高續航里程基本上只有有兩種方法,一是給車子塞進去更大容量的電池組;二為提高電池的能量密度。


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由於電池重量大,塞進大電池組雖然能提供更多的電力,但也會導致車子自重上升,一臺中型電動SUV,隨隨便便就能超過2噸。重量的增加會使續航里程縮減,所以一味增加電池分量並非上策。而提高電池能量密度的思路看起來就相對正確許多,簡單來說,它就是讓電池組在保持分量不變的前提下,得以儲存更多的電量。


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不過提高電池能量密度也並非百利無一害,其中最大的安全隱患就會導致電池變得更加不穩定,在某些特定的情況(比如撞擊、擠壓)下會發生爆炸、燃燒,進而危及車內乘客的安全,這種情況在使用了三元鋰電池的電動車上尤為常見。


由於先天條件的優勢,三元鋰電池註定要比磷酸鐵鋰電池的能量密度高,也意味著使用了它的電動車會跑得更遠,所以目前市面上絕大多數的電動乘用車都使用了這種電池,但同時也意味著更多的安全隱患。


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電動車的電池安全確實應該受到關注,拿這個領域的先鋒軍特斯拉來說,它就發生過多起事故。遠的不說,2019年3月26日,廣州某小區,一輛特斯拉Model S發生自燃;4月21日,上海一輛Model S自燃;5月3日,美國舊金山也出現了一起類似的案件;5月14日,香港......短短的三個月,四起自燃事件。好在以上四起事故均未造成人員傷亡,實屬不幸中的萬幸。


▼特斯拉Model S上海地下車庫自燃事件

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更讓人疑惑的是,發生自燃的Model S既沒有在充電,也沒有發生碰撞,且均為早期版本。至於最終調查結果,特斯拉方面選擇三緘其口,也就在事故發生之初,迫於輿論的壓力發出了簡單的聲明。例如在上海自燃事件中,特斯拉官方也派遣了聯合調查組,給出的初步判斷是:該個別事故由於位於車輛前部的單個電池模組故障引起


▼特斯拉官方關於上海自燃事件的事故調查回應

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其實不止特斯拉,隨著電動車的大規模推廣,出現了越來越多的自燃事件。2019年8月,新能源汽車國家大數據聯盟發佈了《新能源汽車國家監管平臺大數據安全監管成果報告》。報告稱,僅在去年的5-7月份,國內就發生了79起新能源汽車安全事故,其中58%的事故起源於電池安全性問題。而從電池種類來看,86%的事故車輛使用了三元鋰電池,僅有7%的事故車輛搭載了磷酸鐵鋰電池。


▼特斯拉使用了松下生產的三元鋰電池

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三元鋰電池能量密度高,有利於提高車輛的續航里程,但由於自身的不穩定性,在某些特殊的情況下容易發生事故;磷酸鐵鋰電池穩定性好,安全性高,但因為能量密度低,無法滿足消費者對高續航里程的追求。那有沒有一種新的策略,可以兼顧二者的優勢,並規避自燃、爆炸的風險呢?長期致力於磷酸鐵鋰電池的比亞迪給出了自己的答案。


刀片電池:續航與安全可以兼顧


沒錯,比亞迪給出的方案就是刀片電池。相信很多關注汽車領域的朋友已經對這個名字有所耳聞,但更多的人怕是一臉懵,什麼是刀片電池,它究竟有何本事?


▼比亞迪刀片電池實拍

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刀片電池,簡單來說就是長電芯方案,將電芯進行扁平化處理,使之呈刀片狀,故而得名。當然了,這種電池並非真的像刀片那般輕薄,它更是一種象形表達,其實從上圖大家也能清晰地看出它的式樣。


根據比亞迪申請的專利顯示,刀片電池的長度最長可達2500毫米,是傳統普通磷酸鐵鋰電池的10倍之上,可極大提升電芯的成組效率。而且刀片電池並非為某一特定尺寸的電芯,它可以根據車輛的寬度自行改變長度,頗具靈活性。


▼比亞迪刀片電池專利申報圖

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在刀片電池的發佈會上,比亞迪董事長王傳福先生表示,“刀片電池將改變行業對三元鋰電池的依賴,將使動力電池的技術路線迴歸正道,並重新定義新能源汽車的安全標準。”


需要說明的是,刀片電池為安全性高的磷酸鐵鋰電池,所以王傳福先生才會下如此結論。是不是覺得很奇怪:使用了磷酸鐵鋰電池的電車續航里程不是比較差嗎?比亞迪怎麼反其道而行之?


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實則不然,在動力電池耕耘多年的比亞迪,怎麼會在這種關鍵的地方犯傻。之所以選擇磷酸鐵鋰電池,是因為刀片電池擁有三大優勢:


高空間利用率:傳統的動力電池封裝分為電池單體、電池模組、電池包三大塊,也就是將單體電池封裝成一個個電池組,進而組成一整個電池包。由於電池模組自身重量大,需要在整個電池包里布置不少的橫、縱梁,這就佔據了相當大的一部分空間,而且還會增加不少重量。據介紹,採用了這樣結構的傳統動力電池包,電池的空間利用率僅為40%。


▼帶有橫、縱梁的傳統動力電池模組

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而刀片電池可以將這一數據提高至60%甚至更高,它是怎麼做到的呢?由於進行了扁平化處理,且外表覆蓋有高強度的硬殼,刀片電池的單個電芯完全可以充當結構件。有了這種“既是電池,又是結構件”的特殊構造,刀片電池完全可以移除傳統電池包所需的橫縱梁,當然也就能有效提高空間利用率。


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高強度:刀片電池電芯自身就是支撐電池堆的結構件,且覆蓋有高強度的硬殼,所以它的堅固程度自然不言而喻。不僅如此,比亞迪還給刀片電池包的正反兩面粘貼了兩塊高強度板,形成類似蜂窩鋁板的結構,這就相當於給刀片電池包上了雙重保險。


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高安全性:相比於三元鋰電池,磷酸鐵鋰電池擁有放熱啟動溫度高、產熱少、放熱慢、不釋氧等幾大優勢,所以它的安全性更好,而刀片電池更是將這幾大優點進一步發揚。發佈會現場,比亞迪展示了三元鋰電池、磷酸鐵鋰電池和刀片電池的穿刺對比實驗,實驗結果如下圖所示。


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很明顯,刀片電池在三者中擁有著最高的安全性,對此,清華大學教授、中國科學院院士歐陽明高先生分析指出,得益於長條形的設計造型,刀片電池的散熱面積大,而另一方面,刀片電池短路時的迴路長,如此產熱能力會相對下降。產熱弱、散熱強,所以刀片電池的溫升速率就會比較小,故而在針刺實驗中取得了最好的成績。


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需要補充說明的是,針刺實驗是動力電池測試最為嚴苛的一項檢測標準。比亞迪副總裁、弗迪電池有限公司董事長何龍先生還透露說,早在三元鋰電池大規模商用之前,針刺是檢驗動力電池的一項國家標準。在三元鋰電池全面鋪設之後,由於它們中的大部分沒法通過該項測試,所以針刺實驗就被移出了國標......


▼比亞迪副總裁何龍先生

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相比於三元鋰電池,磷酸鐵鋰電池本身的成本較低。中信證券研究報告稱,2019年比亞迪新能源乘用車電池包平均成本為0.85元/瓦時,替換成刀片電池後,成本有望下降30%,預計為0.6元/瓦時。而且由於減少了橫樑、縱梁的使用,刀片電池包的製作工藝得到了簡化,單體電池的組裝複雜度也得到了降低,這就相當於進一步降低了生產成本。


▼刀片電池的模組

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▼刀片電池包

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更為讓人振奮的是,單體電芯長條化,兩端出極耳的設計使得刀片電池能量密度明顯得到了提高,達到了目前市面上主流的三元鋰電池的水平,這就保證了電動車的續航里程。舉個例子,即將於6月份上市的比亞迪漢EV,就搭載了刀片電池,綜合工況的續航里程達到了605公里,百公里加速3.9秒。


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要知道漢是比亞迪的旗艦車型,若非刀片電池經過了嚴格的測試,取得優良的成績,比亞迪是不會讓漢成為第一款“吃螃蟹”的車型。


被基於厚望的刀片電池


毫不誇張地說,刀片電池勢必會成為比亞迪轉守為攻的利刃。


曾經在很長一段時間裡,比亞迪一直佔據著動力電池市場份額冠軍的寶座,不過2017年寧德時代反超比亞迪,成為了國內動力電池行業新的霸主,在之後的兩年時間裡,二者之間的差距持續增大。


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之所以出現這種原因,很大程度上是因為比亞迪既做電池,又造汽車。早期時由於忌憚電池核心技術外傳影響電動車整車技術優勢,比亞迪的動力電池僅供給自家的新能源汽車。而這種頗有些閉門造車的做法,讓比亞迪度過了一段長時間的舒適區,但也給日後被對手反超埋下了隱患。


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不聲不響發展6年後,寧德時代在2017年將比亞迪殺了個措手不及。與後者不同,寧德時代專注於電動車電池的生產,主推續航能力更強的三元鋰電池,與各大主流廠商都有密切合作,出貨量和利潤趕超比亞迪也就在情理之中了。


而刀片電池的推出,或將徹底改變這一現狀,原因就在於它會被全球共享。發佈會上,王傳福先生還透露說“幾乎所有其他汽車品牌”都在和比亞迪方面探討技術合作。如果合作愉快,那刀片電池必將助力比亞迪再次起飛。


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值得關注的是,比亞迪這次大概率總結了經驗教訓,在重慶成立了專門的動力電池生產公司,也就是我們前面有提到的弗迪電池有限公司,來全力保障產量。目測在不久的將來,會有大量使用了刀片電池的非比亞迪牌純電車上路。


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我比較期待的是,這裡面會不會出現特斯拉的身影呢?畢竟這是個明星品牌,而且也是實力派,有了它的加入,比亞迪這次大概率能夠扳回一城。

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