鋼針刺穿刀片電池結(jié)果驚呆了 被比亞迪狠狠上了一課

　　【太平洋汽車(chē)網(wǎng) 技術(shù)頻道】當(dāng)許多人對(duì)磷酸鐵鋰嗤之以鼻的時(shí)候，比亞迪默默拿出了新的電池結(jié)構(gòu)成果——刀片電池，繼續(xù)堅(jiān)守磷酸鐵鋰電芯這條技術(shù)路線。刀片電池究竟有什么樣的魅力呢？這么說(shuō)吧，2008年比亞迪推出了搭載磷酸鐵鋰電池的純電動(dòng)車(chē)比亞迪e6，電池單體容量是45Ah。而2020年首搭于比亞迪漢的磷酸鐵鋰電池，在電池單體體積變化不大的前提下電池單體容量為138.5Ah，并且電池包的體積利用率從40%提升到60！這就是刀片電池結(jié)構(gòu)的最直觀明顯的提升。

　　當(dāng)高安全性的磷酸鐵鋰電池解決了能量密度低的問(wèn)題之后，這便意味著，從前磷酸鐵鋰電池主要用于電動(dòng)商用車(chē)、電動(dòng)乘用車(chē)用三元鋰電池的局面將會(huì)被打破。

　　電動(dòng)車(chē)傳統(tǒng)電池包內(nèi)部采用的是由多個(gè)電芯組成的模組，再將模組安裝到帶有橫梁、縱梁的外殼上，組合成電池包，形成了電芯-模組-電池包三級(jí)裝配模式，從模組到橫梁、縱梁都占用了寸土寸金的電池包空間，限制了電池包能量密度的提升。

　　而“刀片電池”采用的就是大家既陌生又熟悉的CTP（Cell to Pack）無(wú)模組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，省去了中間模組環(huán)節(jié)，直接將電芯集成為電池包。如果將比亞迪漢的電池包拆解開(kāi)來(lái)，我們可以得到一堆長(zhǎng)度1米，寬度10厘米，厚度不到2厘米的電池單體，這些電池單體緊密排在一起，就像“刀片”一樣插進(jìn)電池包，所以才得名刀片電池。

　　并且電池包內(nèi)部幾乎沒(méi)有橫梁或縱梁，薄如刀片的磷酸鐵鋰電池組合起來(lái)就能起到提升電池包整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的作用。于是，寸土寸金的電池包內(nèi)部得以安裝更多塊電池單體，體積利用率得到極大提升，電池包總?cè)萘恳簿吞嵘蟻?lái)了。在采用磷酸鐵鋰電芯的前提下，刀片電池結(jié)構(gòu)將磷酸鐵鋰電池的容量/續(xù)航水平拔高到了和三元鋰電池的同一水平線。

　　回到我們的第一個(gè)問(wèn)題刀片電池是什么？其實(shí)一句話就能說(shuō)清，刀片電池代表的是一種新的電池結(jié)構(gòu)，其意義就在于通過(guò)改變電池結(jié)構(gòu)的方式提高了電池的體積利用率。那么就會(huì)有人開(kāi)始想到，三元鋰電池是否也可以采用刀片電池結(jié)構(gòu)呢？

　　我們從弗迪電池工程師的口中了解到，在弗迪電池當(dāng)前技術(shù)儲(chǔ)備下，三元鋰電池也是可以做成刀片電池結(jié)構(gòu)，但弗迪沒(méi)有采用三元鋰電芯路線的主要原因還是耐高溫性能不如磷酸鐵鋰材料，為了彌補(bǔ)三元鋰電池的熱安全性，在設(shè)計(jì)電池包時(shí)需要預(yù)留更多的空間設(shè)計(jì)防火墻。

　　而采用磷酸鐵鋰正極材料會(huì)有哪些優(yōu)勢(shì)？在電動(dòng)車(chē)常用的兩種主流電池當(dāng)中，磷酸鐵鋰材料本身具有放熱啟動(dòng)溫度高、放熱慢、產(chǎn)熱少、材料在分解過(guò)程中不釋放氧氣難以起火這四大優(yōu)勢(shì)。打個(gè)比方，在500℃溫度下，磷酸鐵鋰材料結(jié)構(gòu)還非常穩(wěn)定，但三元鋰材料在200℃左右時(shí)就會(huì)發(fā)生分解，產(chǎn)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)釋放氧分子，引發(fā)熱失控。

　　從電池材料熱安全的角度來(lái)看，磷酸鐵鋰有天然優(yōu)勢(shì)，但過(guò)去磷酸鐵鋰電池的能量密度遠(yuǎn)不及三元鋰，最終還是在新能源汽車(chē)電池補(bǔ)貼大戰(zhàn)敵不過(guò)三元鋰電。刀片電池結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)將扭轉(zhuǎn)這一態(tài)勢(shì)，使得其在發(fā)揮熱安全優(yōu)勢(shì)的前提下，縮小與三元鋰電池的能量密度差距甚至持平。

　　據(jù)弗迪電池介紹，搭載在漢EV的刀片電池包在熱擴(kuò)散試驗(yàn)當(dāng)中的表現(xiàn)也優(yōu)秀，在強(qiáng)制引發(fā)位于中間的電池?zé)崾Э刂?50℃后，鄰近電池表面溫度最高也才80℃，沒(méi)有起火、爆炸發(fā)生。

　　說(shuō)完優(yōu)點(diǎn)，其實(shí)磷酸鐵鋰材料也并且沒(méi)有短板，在極端低溫環(huán)境下，三元鋰的放電容量明顯高于磷酸鐵鋰，在零下20℃的條件下，磷酸鐵鋰的釋放的電量會(huì)大打折扣。并且在低溫低電量條件下的充電功率，磷酸鐵鋰要低于三元鋰，低溫環(huán)境簡(jiǎn)直是磷酸鐵鋰的天敵。

　　不過(guò)據(jù)弗迪電池的介紹，經(jīng)過(guò)優(yōu)化后的熱管理系統(tǒng)可以保證刀片電池包在-35℃的極端低溫環(huán)境下仍能夠保持在最佳工作狀態(tài)。