安全且高效，比亚迪的刀片电池能否为电动车行业“劈出”一条康庄大道？

 

 

本月初，据疑似比亚迪内部员工的人士爆料称“‘1号客户’高层参观了弗迪电池工厂(比亚迪全资子公司)刀片电池各生产工序”，其中的细节披露“1号客户”为百年车企，位居全球最佳品牌100强前列，随后更是流出了内部会议照片。

除了神秘的“1号客户”外，还有媒体从比亚迪内部获悉，弗迪电池青海工厂日前还获得内部代号为“19号”的客户的审核。

此外，弗迪长沙工厂正在进行大规模招聘，近日更是举办了百日生产誓师大会，力争在今年12月15日实现首条产线投产，“刀片电池”产品下线。按照此前规划，弗迪长沙工厂的投产时间为明年4月。

从这一系列的爆料和其自身的举动可以看出，市场对比亚迪刀片电池抱有极大期待，刀片电池为何能获得如此青睐呢?

与众不同，不走寻常路

刀片电池的最直观改变就是其外观，又长又薄(相对而言)，故此得名。此前有媒体在弗迪电池的重庆工厂参观时，拿到的电池测得长宽厚分别是96CM、9CM、1.35CM，重量约2KG左右。根据比亚迪申请的专利显示，刀片电池的长度可以定制，在0.6米—2.5米之间。

刀片电池用于电动车时，需要多个单体电池共同使用，此时，可以将其称之为电芯，最终合并后的“大电池”就是电池包。

目前市面上其他电动车电池的电芯造型各异，特斯拉Model S 85 2014款的电池包是由7104节18650锂电池组成，这种锂电池由松下生产，造型和日常生活中所用的5号干电池无异。

除了特斯拉的圆柱形电芯，有的厂商也采用了砖块造型，宝马i3、荣威ERX5和蔚来ES8就是如此。还有的车型，比如别克VELITE 5和奇瑞eQ，电芯则是软包电池(手机使用的就是软包电池)，使用铝塑膜作为封装材料。

可以看出，刀片电池的外形和目前常用的造型确实很不一样，其实，刀片电池的内部结构也不太一样。

首先是规格，比亚迪刀片电池的电极和隔膜都做成了长方形的片状结构，正极片(946x83mm)、负极片(944x85mm)长宽比更是超过了10:1，这样的比例在传统锂电池中根本没有。

其次，组装方式也有很大差异，刀片电池的组装形似“奥利奥”，正负极片将隔膜夹在其中，再装配盖板、侧板和隔圈etc并套壳，就形成了单体电池。

与之相比，目前常见的锂电池内部结构均采用“环绕”的形式，层层包裹，上面提到的18650锂电池和常见的方块锂电池就是如此。

从上图可以看出，刀片电池真的很薄，比亚迪的过人之处在于在保持“纤细身材”的同时，其能量也得到了保障。

很薄，但也很强大

在使用刀片电池的三款汉系列车型中，汉EV四驱高性能版旗舰型NEDC续航可达550KM，其他两款更是达到了605KM。这一成绩虽然相比特斯拉Model S长续航全轮驱动版的660 KM续航还有一定差距，但也可以说是不相上下。

但是，Model s采用的是三元锂电池，而刀片电池则是磷酸铁锂电池，前者比后者的单位能量密度高出许多，比亚迪能达到这样的续航实属不易。

在了解比亚迪是怎么做到这一点之前，我们需要先了解三元锂电池和磷酸铁锂电池。

三元锂和磷酸铁锂都是动力电池的正极材料，对电池能量密度有着决定性作用，所以在电池命名规则上，多以正极材料来命名，负极一般都是石墨。

三元锂电池的“三元”指的是包含镍(Ni)、钴(Co)、锰(Mn)或铝(Al)三种金属元素的聚合物。镍用于提升能量密度，增强续航;钴用以提升稳定性和延长电池的寿命;铝或锰价格低廉，钴则十分高昂，因此多用价格便宜的铝或锰替代以降低成本。

磷酸铁锂电池的正极材料是磷酸铁锂，磷酸铁锂是一种新型锂离子电池电极材料。其特点是放电容量大，价格低廉，无毒性，不造成环境污染。

作为比较，这两种电池各有胜负，不过在能量密度这一关键参数上，三元锂电池更胜一筹。

由于能量密度更高，体积相同的情况下，三元锂电池可以提供更长续航时间，因此其得到了更多厂商的青睐。但是，比亚迪作为磷酸铁锂电池的坚定使用者，不断改进技术，这一次更是让采用刀片电池的汉EV续航达到了550-605公里，直逼高能量三元锂电池。

这一突破则是得益于刀片电池的独特设计。

在今年3月召开的线上发布会上，比亚迪表示，相比于方壳电芯有模组电池包，刀片电池包的零件数量减少了40%，体积利用率增加了50%，内部空间利用率达到了60%以上(传统电池只有40%)。在体积能量密度(wh/L)方面，刀片电池包达到了237-275wh/L，优于传统电池的202-259wh/L。

比亚迪通过做减法达到了这一结果。

电动车电池的传统封装，比如上面我们提到的特斯拉Model S 85 2014款，采用的都是电芯→模组→电池包的方式。18650锂电池就是电芯，电池组就是模组，最后的成品就是电池包。

这种方式对电池包的内部空间占用较大，利用率低。比亚迪跳过了模组，采用CTP技术(cell to pack，电芯到电池包)，这样，每块刀片电池既是电芯，又是结构部件(相当于模组)。节省的空间又可以放下更多电芯，续航也就得到了增强。

通俗来说，我们将电芯比作拥有隔间的独立工位，模组比作拥有数个工位的办公室，电池包比作拥有数个办公室的公司。比亚迪拆掉各个办公室，直接在公司内摆放工位，从而减少空间占用，增加工位，提高了工作产出。

需要说明的是，CTP封装并不是比亚迪的专属，而是由宁德时代提出的，后者也是特斯拉的供应商。

除了封装工艺，比亚迪在电芯内部同样作了改进，一改之前的卷绕工艺电芯，转而采用叠片工艺，将极片层层叠压，没有浪费“边角料”。

当然，我们所说的刀片电池增强是相对的，与三元锂电池相比，能量密度还有一定差距，这是由成份决定的，难以通过物理手段实现突破。不过，在消费者最关心的安全性方面，刀片电池可以说是遥遥领先。

安全，比续航更关键

中国在新能源汽车推广中，对小型乘用车和客车的管理是分开的，前者规定可以使用三元锂电池，后者自2017年开始就被推荐使用磷酸铁锂电芯。这种“差别对待”背后的考量就是安全。

三元材料热稳定性较差，在200℃左右的外界温度下，就会分解并释放出氧气，加之可燃的电解液和碳材料，十分易燃，在短时间内就会爆炸，留给司乘人员的逃生时间不足。更重要的是，由于燃烧过程中释放氧气，所以火势也较难扑灭。

相比之下，磷酸铁锂热稳定性好，在700℃时才会发生分解，且不会释放氧气，燃烧过程中一旦氧气源被切断，火就能熄灭。

打个比方，三元锂电池就好比在车上放了一堆火药，磷酸铁锂电池更像是一对煤，这二者的安全性不言而喻。

在此前的发布会上，比亚迪表示要“把‘自燃’从新能源汽车的字典里抹去”。这也从侧面证明了当下新能源汽车的安全性问题。

这番话的底气就在于刀片电池通过了针刺实验。

根据2015版国标GB/T 31485-2015的规定，针刺实验就是将电池充满电，用直径为5-8mm的耐高温钢针，以(25±5)mm/s的速度，从垂直于电池极板的方向贯穿，贯穿位置宜靠近所刺面的几何中心，钢针停留在电池中，观察1小时，不起火、不爆炸才算合格。

这种测试堪称“地狱难度”，所以针刺试验现在也作为可选项目由企业选择性执行。

在某机构进行的评测中，对刀片电池、三元锂电池和普通磷酸铁锂电池分别穿刺。结果显示，三元锂电池在刺入瞬间就膨胀爆炸，且燃烧了较长时间;普通电池外壳膨胀，没有爆炸起火;刀片电池不仅没有爆炸，其外壳温度甚至保持在了30℃左右，表现出了极佳的安全性能。

这一效果也得益于刀片电池“极简”的内部结构。内部的极片很薄，板层数少，所以钢针穿透的极板数量少，触发的内部短路发热也就少。此外，由于电池外形修长体薄，增加了接触面积，减少了温控系统的压力，散热性能得以提升。

总的来说，刀片电池的提升还是很大的，安全性、稳定性大幅增加，续航甚至可以比肩优质三元锂电池。发布之后比亚迪股价也应声上涨，也凸显了市场对其的乐观态度。

刀片电池的意义不仅在于为磷酸铁锂电池正名，其工艺技术也为业界提供了新的思考。有业内人士表示，刀片电池的工艺同样也可用于三元锂电池，只不过在安全等方面还需要更多的研究。

本文来源前瞻网，转载请注明来源。本文内容仅代表作者个人观点，本站只提供参考并不构成任何投资及应用建议。（若存在内容、版权或其它问题，请联系：service@qianzhan.com）

 

0