直击三元锂电痛点 超级磷酸铁锂电池能否翻身成为“刀锋战士”
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发布时间：2022-05-15 21:56
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时间：2024-02-28 06:38
前不久，当特斯拉与宁德签订合作协议之后，又宣布要使用无钴电池，于是很多注意力又来到比亚迪身上，因为很多人的概念里，无钴电池就是指的磷酸铁锂电池，而这项技术正是比亚迪所擅长的。不过就在最近，特斯拉澄清，无钴电池并非只有磷酸铁锂一种，但不管怎么说，这次乌龙使得比亚迪回到了动力电池界的风口浪尖。
当然，比亚迪也的确没闲着。
3月29日，比亚迪在深圳召开了一场线上发布会。
作为靠电池起家的汽车厂商，几乎很少有人会质疑比亚迪在三电技术上的研发能力。所以当比亚迪的“超级磷酸铁锂电池”发布时，即在情理之中、也在意料之中。唯一出乎意料的，是比亚迪竟然没有为其搭配一个更为“耀眼”的名字，而是直接沿用了内部开发时期的称呼——刀片电池。
▲比亚迪在3月29日召开的刀片电池发布会
去年比亚迪董事长王传福在年中业绩交流会上就表示过，这款刀片电池不仅能够满足电动汽车600公里续航，而且放电倍率还大幅提升，寿命长达8年120万公里，成本可以节约30%，在电池体积缩小的情况下，能量密度将能提升近50%。
科技的发展就像有轮回一样，要知道国内新能源车行业的萌芽期使用的大部分电池都是磷酸铁锂电池。但随后，三元锂电池凭借超高的能量密度、低温下更好的续航里程赢得了消费市场的青睐，磷酸铁锂电池逐渐淡出我们的视线。
而此次磷酸铁锂电池回归，不仅带来了新技术，也正巧赶上三元锂电池自乱阵脚，起火、自燃事件层出不穷，似乎现在正是磷酸铁锂电池“拨乱反正”的关键时刻。
▲上海特斯拉自燃事件
那么比亚迪的刀片电池到底有什么过人之处呢？它是否能反转磷酸铁锂电池目前的弱势地位呢？
一、什么是刀片电池？
简单点说，刀片电池就是普通磷酸铁锂电池的“高阶进化版”。
▲刀片电池的外观
我们都知道，动力电池由电池单体（CELL）、电池模组（BatteryMole）、电池包（Pack）三部分组成。这三部分与电池的类型无关，三元锂电池和磷酸铁锂电池均是如此，直到宁德时代推出CTP技术。
这项技术原理比较好理解，就是去掉电池模组这一环节，直接将单体组装为电池包，从而大幅提升电池的能量密度。
从本质上来看，比亚迪的刀片电池和宁德时代CTP方案路径十分相似。CTP又称“CelltoPack”，简单讲就是省去了中间模组环节，将电芯直接集成为电池包。目前具备这项技术的产品只有LG的590电芯、宁德时代CTP方案、比亚迪刀片电池这三家。
▲宁德时代的CTP方案
根据比亚迪的官方定义，这是一种采用全新结构的“超级磷酸铁锂电池”。通过结构创新，在成组时可以跳过模组，大幅提高了体积利用率，最终达成在同样的空间内装入更多电芯的设计目标。
关于比亚迪的刀片电池，我们还在国家专利局找到如下的专利申请：
图中的这个电池专利是一种针对电池包设计的专利。在这个电池包中，比亚迪很“聪明”的采用了长单体电池的设计，然后把多个长单体电池集合成电池阵列，从而提高电池包的容量。与此同时，单体电池有其特定尺寸，通过电池本身来提高电池包整体的刚性。
进一步说，比亚迪对电池单体进行改进，可以使得电池包内布置更多电池单体。同时，因为减少了电池包中横梁或纵梁的使用（甚至可以不使用横梁或纵梁），从而提高了电池包的空间利用率，进而提高整个电池包的容量、电压以及续航能力。
二、刀片电池的优势和劣势
通过梳理发布会的内容，我们会发现刀片电池的真正优势有三点：长续航、高安全、低成本。
▲比亚迪董事长王传福在讲解刀片电池的优势
先说长续航，这主要和刀片电池的空间利用率提升有关。
刀片电池的能量密度可以达到180Wh/kg，相比传统的动力电池，能量密度提升大约9%。此外，传统的电池包的空间利用率只有40%，而刀片电池的电池包的空间利用率可以达到60%以上。
空间利用率的提高，带来的直接好处就是大幅提升汽车的续航里程。举个例子：假设刀片电池有40%～60%的提升，那一辆续航400公里的新能源车，在搭载刀片电池之后，能够直接增加近100公里的续航里程。
不过相比续航里程的提升，安全性才是刀片电池真正的“杀手锏”。这也是比亚迪坚信刀片电池能够*业界的最重要原因。
刚才我们提到过，减少了横梁和纵梁的使用，电池组的制作工艺得到简化，单体电池的组装复杂度降低，在一定程度上给电池组减重。
用上这种电池组的电动车，理论上来说可以实现轻量化和续航能力的提升。此外，因为单体电池为硬壳（铝壳或钢壳）且尺寸很长，直接通过单体电池本身便可代替加强结构来保证电池组的结构强度，确保电池组在外力作用下不易发生形变。
除了结构强度，发布会上的宣传视频也起到了“稳定军心”的作用。视频显示，刀片电池在各方面的表现均优于另外两种实验电池（三元锂电池、传统磷酸铁锂电池）——尤其是三元锂电池。
▲比亚迪官方发布的一支对比视频，三元锂电池根本禁不起一丁点穿刺
刀片电池在穿刺后没有明火，也没有浓烟，电池表面的温度仅有30～60℃左右，电池表面的鸡蛋几乎没有任何变化，仍处于可流动的液体状态。
不过坦白说，这个表现看上去虽然十分亮眼，但其实由于磷酸铁锂电池的物理特性，这种电池即便是在早期也从来没有出现过燃烧、爆炸、冒烟等现象。比亚迪宣传片的主要目的，还是为了告诉消费者刀片电池实现比三元锂电池更长的续航里程前提下，可以在保证高安全性。
▲即便是早期的磷酸铁锂电池仍然要比三元锂电池稳定、安全
在长续航和高安全性的保障下，我们习惯性的会以为刀片电池的成本会提高，但其实不然。由于刀片电池省去了电池模组组装这一环节，使得电池包零部件数量减少了40%，CTP电池包体积利用率提高了15%-20%，生产效率提升了50%，所以各项综合下来大幅降低了刀片电池的制造成本。
总的来看，比亚迪的刀片电池并不是一种电芯本身技术上的革新，更多的是针对电池包进行的一种创新和优化。但客观来说，它确实起到了减轻重量，提升电池容量的目的。
但考虑到现在只有三家企业有能力制造这种电池，我们还是应该为国内这家“电池鼻祖”的厂商用力地鼓鼓掌。
三、可能会应用的车型有哪些？
根据消息称，目前“刀片电池”已经在位于重庆璧山的弗迪电池工厂下线，年产能达到20GWH。而且可以确认的是，比亚迪汉EV将会率先搭载“刀片电池”，其它车型暂时还没有量产计划。按照新车的时间线来看，汉EV在今年也将会与我们见面了。
▲比亚迪汉EV将会率先使用刀片电
另外，由于特斯拉已经和宁德时代达成了合作。接下来特斯拉会持续采购宁德时代的无钴电池，据了解该无钴电池其实就是宁德时代最新的磷酸铁锂CTP电池，与比亚迪刀片电池属于“近亲产品”。
由此可见，虽然比亚迪在今年会应用刀片电池的车型不多，但相似的技术别的厂商也已经研发成熟，所以不排除其它厂商也会有搭载“超级磷酸铁锂电池”的新车出现。即使抛开宁德时代，我相信LG化学、三星SDI、松下、SKI等厂商也已经跃跃欲试了。
这些体量巨大的供应商一旦有了技术支撑，将产品推向市场的速度会非常快。比亚迪确实用刀片电池占了先机，但差距只有半步之遥。如果想用技术超过竞争对手，比亚迪应该抓紧这段“空档期”才是最优的解决方案。
▲宁德时代等厂商也已经在“超级磷酸铁锂电池”上开展相应的研发工作了
写在最后
比亚迪的刀片电池真的*业界了吗？客观来说，它确实起到了一定的推动作用，也在最佳的时间，以最佳的方式展现在了消费者面前。但还是那句话，如果某项先进技术轻而易举就能被别人复制，那就不能称之为*。
在各种各样的新能源车自燃起火之后，三元锂电池被时代所终结只是早晚的事，新型电池技术的出现更是显得顺理成章。无论是比亚迪、还是宁德时代、或是LG，它们用长久以来沉淀的技术底蕴搭上了第一班顺风车。
比亚迪卧薪尝胆，终于抢险完成了磷酸铁锂电池的改造和升级，成为有可能引领新能源车进入下一个阶段进化的基础技术，而对于另外一个强有力竞争对手，也是三元锂电的生产大户宁德来说，构成了很大的压力，宁德虽然也在开发相关的技术，但此时明显慢了半拍。
再加之比亚迪自带汽车生产能力，可以将电池技术迅速应用到量产车型上进行推广，反馈和持续的改进，这点作为单纯生产电池的宁德就又落后了半步。
只不过，电池的技术本身也是动态的，机会同样留给了宁德或者其他电池厂家。科技真的有轮回，说不定下次会是哪家厂商带着“改进后的三元锂电池“卷土重来呢？
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