当前位置 爱咖号首页 彻底终结电动车安全痛点?一文看懂比亚迪刀片电池
彻底终结电动车安全痛点?一文看懂比亚迪刀片电池
天天汽车APP 2033浏览 2020-03-30

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。

 
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