彻底终结电动车安全痛点？一文看懂比亚迪刀片电池

撰文|谢天爽

新能源汽车的发展道路上，安全性尤其是动力电池的安全性，一直以来都是很大的挑战。在去年年中，发生了大大小小数十起电动车自燃事件，其中大部分原因都来自动力电池。所以推翻一味追求高能量密度的现状，回归安全性是动力电池可健康持续发展的根本。

在国内市场，掌握动力电池技术并具有持续开发能力的整车企业凤毛麟角，作为靠电池起家的比亚迪肯定能算一员。

3月29日，比亚迪正式发布了刀片型磷酸铁锂电池也就是所谓的“刀片电池”，相比于其他动力电池安全性更高，并且兼具长寿命和长续航。比亚迪集团董事长王传福在发布会上还放下豪语：“‘刀片电池’将把‘自燃’这个词从新能源汽车的字典里彻底抹掉。”

看懂刀片电池，先来了解CTP

CTP技术全称Cell To Pack，也叫无模组技术。其实目前一般电动汽车上搭载的电池包，由电芯（Cell）组装成为模组（Module），再把模组安装到电池包（Pack）里，形成了“电芯（Cell）——模组（Module）——电池包（Pack）”的三级装配模式。而CTP是电芯直接集成为电池包，从而省去了中间模组环节。

刀片电池正是利用了CTP设计把电池包壳体内部的空间利用率由传统设计方式的40-50%提升至60-80%。

具体来讲，就是现有的电池包结构，通常由单体电芯组合成模组，再将模组加上BMS、配电模块等零部件，组合成“电池Pack”。

而CTP技术，就是取消模组，将单体电池直接集成到电池包。从而提升电池PACK的包内空间利用率，增加了电池容量。

刀片电池

在了解了CTP之后，再来仔细聊聊“刀片电池”。

从本质来讲，比亚迪的刀片电池依然属于磷酸铁锂电池类目。按照官方说法,宁德时代CTP电池包省去了电池模组的组装环节,体积利用率提高15%-20%,能量密度提升10%-15%。而比亚迪采用GCTP封装技术的磷酸铁锂“刀片电池”,也让电池组的“体积比能量密度”提升超过50%。

同时据比亚迪的专利显示，全新的“刀片电池”所采用的是方壳长电芯，电芯采用扁平化的设计，最大长度达到2.5米，是传统磷酸铁锂电池的10倍以上。

“刀片电池”电池包

而且刀片电池在成本控制上也有着不错的表现。

三元锂电池因正极材料中的镍钴铝(NCA)或者镍钴锰(NCM)而得名“三元”,其中“钴”是必不可少的金属元素之一，然而作为贵重金属，加之我国钴保有量并不丰富，所以其成本高居不下。

随着补贴力度减小,三元锂电池高成本的弊端将会逐渐显现出来,对于占据电动车BOM成本近40%的动力电池来说,改进正极材料对于稀有金属的依赖，是未来的重点发展方向。

另外，关于刀片电池能量密度的具体数字方面，在发布会上并没有提及。主要原因在于发布会开始比亚迪集团董事长王传福就表示：刀片电池并不是为了追求高能量密度而来，而是要以安全为首要导向。

个人猜测刀片电池的质量比能量密度，应该和目前市面主流的三元锂电池能量密度（140wh/kg～160 wh/kg）大致相同，低于高镍配比的三元电池（160 wh/kg～180 wh/kg）。

安全性是首要目的

在上文介绍CTP时，和大家简单解释了一下取消模组的概念，那么为什么之前要有“模组”？

之所以有模组，一方面是通过外部壳体及边梁保护、支撑电芯，使其在发生意外碰撞等情况下相对稳定；另一方面各个模组独立管理了部分电芯，有助于温度控制、防止热失控（自燃情况），同时便于维修。

传统动力电池包

刀片电池在没有模组的情况下，除去Pack的边梁，电芯将直接承受碰撞的冲击。如何保证并提升安全性？

刀片电池通过将电池单体固定在电池包的边框上，每一个电池堆内有100个左右电池单体，这样既解决了固定问题又解决了强度问题。同时还借鉴了蜂窝铝板的案例，在电池堆的上下两层粘贴两块高强度板，进一步保障强度。

此外，比亚迪在发布会当天播放了一段对比三种电池针刺测试的视频。“针刺穿透测试”是行业内公认的对电池电芯安全性最为严苛的检测手段。这一测试要求用钢针将动力电池电芯刺穿，造成电芯内部的大面积短路。

在同样的测试条件下，三元锂电池在针刺瞬间出现剧烈的温度变化，表面温度迅速超过500℃，并发生极端的热失控——剧烈燃烧现象，电池表面的鸡蛋被炸飞。

传统块状磷酸铁锂电池在被穿刺后无明火，有烟，表面温度达到了200℃-400℃，电池表面的鸡蛋被高温烤焦。

“刀片电池”在穿透后无明火，无烟，电池表面的温度仅有30-60℃左右，电池表面的鸡蛋无变化，仍处于可流动的液体状态。

这一结果证明“刀片电池”彻底摆脱了传统动力电池可能会发生的“热失控”的噩梦，其安全性具有非常大的优势。

三种动力电池针刺实验

最后，发布会上还透露了刀片电池率先搭载在比亚迪汉纯电车型上，预计今年6月份在深圳量产、发布。这款车型的综合工况下的续航里程达到605公里，百公里加速3.9秒。

比亚迪汉EV

同时，作为动力电池生产制造上，根据比亚迪集团副总裁兼弗迪电池董事长何龙介绍：“几乎你能想到的所有汽车品牌，都在和我们探讨基于刀片电池技术的合作方案，相信大家很快就能看到、听到刀片电池更多精彩的消息”，所以未来刀片电池很有可能将搭载在更多来自不同品牌的车型上。