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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”
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（BatteryModule）、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颠覆业界的最重要原因。
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颠覆业界了吗？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，那就不能称之为颠覆。
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？
图片来源网络，侵删。
本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。
请问:三元锂电池是什么意思
三元锂电池：三元聚合物锂电池，正极材料使用镍钴锰酸锂（Li（NiCoMn）O2）或者镍钴铝酸锂的三元正极材料的锂电池 。
三元复合正极材料是以镍盐、钴盐、锰盐为原料，里面镍钴锰的比例可以根据实际需要调整，三元材料做正极的电池相对于钴酸锂电池安全性高，但是电压太低，用在手机上（手机截止电压一般在3.0V左右）会有明显的容量不足的感觉。
扩展资料
我国推广的新能源汽车（包括纯电动汽车和插电式混合动力汽车）大多都采用锂离子电池，其中磷酸铁锂占到80%—90%，三元锂电池在乘用车上也开始大规模应用。
顶配的Model—S使用了7104块松下三元锂电池，在电池安全保护方面做功夫，包括设置传感器、由电池控制系统控制、大量使用高强度铝合金等材料的碰撞防护等。在采取这些安全设计的情况下，安全事故的概率达到了万分之一。
参考资料：人民网-锂电池不可怕 其实挺耐用
参考资料：百度百科-三元聚合物锂电池
三元锂电池怎样组装
看你用它想得到什么效果，想加大电池容量，就将电池并联，如果是得到高电压，就采用电池串联，要求电压高、容量大就采用串、并联方式。
对比太明显！亲眼见证刀片电池VS三元锂电池针刺实验
6月1日，我受邀参观比亚迪旗下的重庆弗迪锂电池工厂，要知道这可是刀片电池唯一的生产基地！快来一起看看里面有什么秘密！
■ 先来扎一下！
在正式参观工厂之前，比亚迪决定先放个大招——不服扎一下！此次参与针刺实验的是一款比亚迪自产的三元锂电池和刀片电池。
从图片能看出，三元锂电池被刺穿后，电压几乎是一秒钟降到零（即发生短路），随后冒烟起火并发出巨大声响。
图为三元锂电池穿刺实验图像，红色线表示电压，绿色线为安全阀温度，黄色线为针刺点温度
而刀片电池在穿刺20分钟后，电压还只是以很缓慢的速度下降，并且没有冒烟起火，对比还是非常明显的。
此前我写过两篇比亚迪和宁德时代撕逼的文章，发现有很多网友质疑刀片电池穿刺后电压是否降为零，并且网上流传的刀片电池的针刺实验视频，有电压降到零和没降到零两种，那么此次我就带大家看一下真相到底如何。
单看本次实验，比亚迪的刀片电池在穿刺20分钟后都没有降到零，我询问现场工程师，他说他们曾经把穿刺后的电池放置一天，电压也没有降到零。
实验初始电压为3.42伏，开始时间为10:47左右，图片为10:57的数据，其中1-1-1为实时电压，1-1-2为安全阀温度，1-2-3为针刺点温度。
■ 刀片电池能抑制内部短路？
那么这是为什么呢？比亚迪的工程师称，经过穿刺后，电池内部有多种短路形式，他们通过结构设计，将电池内部比较剧烈的短路抑制住了。
随后我追问，既然是“结构设计”，并非材料本身的特点，那么是否能将该技术运用到三元锂电池中呢？
工程师表示目前他们正在进行这方面的研究。因此，或许我们可以期待一下比亚迪研发出更安全的三元锂电池？
看完了刺激的针刺实验，我们再来聊几个大家关心的问题。
■ 比亚迪并没有忽视系统安全！
此前宁德时代和比亚迪的撕逼事件中，宁德时代“影射”比亚迪把滥用测试的通过等同于电池安全，显得比亚迪好像只死磕电芯安全，不顾系统安全一样。其实比亚迪也非常关注整个系统的安全，他们从七重维度、四个层级和五大方面保证刀片电池的安全。除针刺外，在过充、碰撞等维度，比亚迪也配备了相应的安全措施。
比如大家都很关注的过充，比亚迪的数据显示，刀片电池单体在高于最髙电压2.6倍的充电条件下，仅出现冒烟，并没有起火或爆炸。
当某块电芯发生热失控后，其临近电池也不会发生起火、爆炸等情况，不会引起连锁反应导致整个电池包起火。
在这这种极端工况下能做到仅冒烟不失火，也就是说在工况较为缓和的日常使用中，基本不会出现什么安全问题；退一步讲，就算出现热失控，搭载刀片电池的车型也能提供足够的逃生及救援时间。
■ 低温性能差？不存在的！
我们都知道锂电池不抗冻，尤其是磷酸铁锂因为先天问题，低温性能经常被诟病。就连理想汽车CEO李想，也曾在微博质疑过刀片电池的低温性能问题。
对此比亚迪给出了实测数据，数据显示，刀片电池在零下20摄氏度下，放电能力还维持在90%；而在低温低SOC情况下，反倒比三元锂表现好。
关于刀片电池的低温充电能力，比亚迪也给出了数据，数据显示刀片电池的低温充电时间与三元锂电池没什么差距，仅在低温低电量的充电功率上有所落后。
这些数据倒也印证了比亚迪销售副总经理李云飞先生的话：“低温性能不好，我们也不敢卖啊”。
不过，在未拿到实车进行冬季测试之前，我们也不能仅根据比亚迪的数据就断定刀片电池真的无惧低温。我更愿意相信第三方及媒体的测评，也请大家期待电动邦后续的冬季实测。
■ 快速了解重庆弗迪工厂
该工厂为电池及配套材料生产项目总投资100亿，占地面积约1500亩，总建筑面积约95万平方米，新建生产车间，购置相关设备958台套，建设锂离子电池生产线8条，项目达产后形成锂离子电池20GWh生产能力，年产值200亿元。
工厂自2019年2月开工，到2020年3月刀片电池正式推出，仅用1年时间就拥有了精益化、自动化、信息化制造管理系统，以及比亚迪自主研发的刀片电池产线和生产设备，和多项高度保密的核心技术。
■ 刀片电池是怎么生产的？
最后讲讲刀片电池是怎么被生产出来的。其实刀片电池本质上也是一款动力电池，因此它的制作工艺与普通电池相似，都是经过配料、涂布、辊压、叠片等工序完成生产。
首先，将活性物质、纳米导电材料、溶剂、粘结剂按照预设的比例自动进行混合以形成均匀稳定的电极浆料。
接下来是涂布，就是把浆料涂到铜箔上，确保没有颗粒、杂物、粉尘等混入极片，所用的机器长得很像织布机。
而辊压则是使用轧辊将涂布好的电极片按照预设的厚度压实，以得到预设的极片厚度及体积密度。
接着是叠片，刀片电池的极片长度将近一米，而比亚迪独创的叠片工艺能将对齐公差控制在 ±0.3毫米以内，叠片速度达达业界最高水平 ——0.3秒/片。
随后，机器会自动输送结构件并实现精准定位，经绝缘、焊接、入壳、密封等工序组装成电芯。 在经过烘烤去水、加注电解液和检测后，刀片电池电芯就完成了。
最后，一个个的电芯会组成电池包，比亚迪的CTP技术（电芯直接到电池包，没有模组），能使电池包体积利用率得到提升，有助于提升能量密度。
下图很好地展示了CTP技术的优势：
比亚迪称，刀片电池能够减少三元锂电池因电池安全和强度不够而增加的结构件，从而减少车重，所以单体能量密度虽然没有三元锂高，但是也能够达到主流三元锂电池同等的续航能力。比如比亚迪汉EV，综合续航里程已经达到了605公里。
最近有个热词叫“工业4.0”，你可以简单把它理解为智能工厂、智能生产和智能物流。重庆弗迪工厂也是工业4.0的践行者，除了高精度、自动化外，数字化建设也没有落后。每一个刀片电池产品都有一个专属的‘身份证’，未来，产品在使用期间的各项数据也将为比亚迪持续改进工艺、完善产品提供重要的参考。
■ 邦点评
弗迪电池公司副总经理孙华军表示，“今天，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”。这足见比亚迪的野心和实力，我们知道世界上的汽车巨头，比如大众和特斯拉，都想将电池的生产和研发握在自己手中，比亚迪显然先一步做到了这点，并且已经开始对外销售电池，这让比亚迪在与国内外对手竞争时占据了不少优势。
最后，我非常期待能早一点试驾到搭载刀片电池的汉EV，看看这款电池配合比亚迪的旗舰车型，到底能给我们什么惊喜。也请大家期待电动邦的后续报道。
本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。
