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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。
“弹匣”一出，谁与争锋？广汽埃安攻破三元锂电池的关键痛点
从比亚迪的“刀片电池”，到广汽埃安的“弹匣电池”，近年来，中国新能源军团在动力电池技术方面的突破，总能让人惊喜不断！
3月10日，广汽埃安正式对外发布了品牌旗下自有知识产权的新一代动力电池安全技术——弹匣电池系统安全技术（以下简称“弹匣电池”），并宣称在行业内首次实现了三元锂电池整包针刺不起火，彻底攻克了全行业公认的技术难题，将三元锂电池的安全性能推上了一个全新高度。
广汽埃安发布的弹匣电池系统的内部结构示意
广汽埃安给这套新技术起了个十分形象的名字——弹匣电池，可以让你很轻易地联想到弹匣里的每一颗子弹，虽然被激发之后的杀伤力十足，但在那之前又可以确保每一颗子弹“安全稳定”。
事实上，最近两年新能源 汽车 行业已经基本搞定了“里程焦虑”（北方寒冷冬季的续驶里程缩短问题还有待攻坚），然而从大规模商推到现在，几乎从没有停过的新能源车自燃事故，成了行业内外最让人挠头的核心痛点。
要解决电池的安全问题，就必须从动力电池的技术根源出发。目前，全球范围内投入大规模商用的电池技术无非“两大流派”：一是主要由比亚迪掌握的磷酸铁锂电池技术及其去年推出的升级版——“刀片电池”；二是全行业广泛使用的三元锂电池技术。
磷酸铁锂电池有着行业公认的长寿命、低成本，以及更好的安全性，但它能量密度不高，因此多在中低续航里程的车型中应用；三元锂电池能量密度高、整车电耗低，单位能量的前提下质量也更轻，在中高续航车型中应用广泛，但其安全性始终没有得到有效解决，起火甚至爆炸的事故频发。
弹匣电池由广汽研究院、广汽硅谷研发中心、世界顶级电芯专家领衔开发，包含80多项专利
在过去我们所看到的新能源车自燃案例中，电池自燃多数是由于电芯出现内短路，导致局部温度升高、电芯内部反应过热并最终导致热失控蔓延到整个电池包所致。鉴于此，弹匣电池把每个电池包里的N个电芯都单独做成了“子弹”，彼此之间既密切相连，又相互独立。
从官方给出的资料看，这套弹匣电池系统可以理解是专门提升动力电池安全性的技术，“防止电芯内短路，短路后防止热失控，以及热失控后防止热蔓延”的软硬兼施的一整套安全技术解决方案。其包含了四项核心技术：
一、超高耐热稳定的电芯。电芯通过正极材料的纳米级包覆及掺杂技术的应用，有效提升热稳定性，防止热失控；应用新型电解液添加剂，实现SEI膜的自修复，改善电芯寿命，降低电芯短路风险；高安全电解液，通过特殊电解液添加剂，在加热至120 以上时，在活性材料表面自发聚合形成高阻抗特性聚合物膜，大幅降低热失控反应产热。这些关键技术的应用，使电芯的耐热温度提升了30%。
二、超强隔热的电池安全舱。通过网状纳米孔隔热材料和耐高温上壳体，弹匣电池构筑了超强隔热的安全舱，最终实现三元锂电芯热失控不蔓延至相邻电芯。同时，电池包上壳体能耐温1400 以上，从而有效保护电池整包。
三、极速降温的速冷系统。通过全贴合液冷系统、高速散热通道、高精准的导热路径的设计，弹匣电池实现了散热面积提升40%，散热效率提升30%，有效防止热蔓延。
四、全时管控的第五代电池管理系统。通过采用车规级最新一代电池管理系统芯片，可实现每秒10次全天候数据采集，相比前代系统提升100倍，以24小时全覆盖的全时巡逻模式，对电池状态进行监测。发现异常时，立即启动电池速冷系统为电池降温。全时巡逻模式和异常自救的应用，重新定义了三元锂电池主动安全的标准。
广汽埃安表示，除了有效解决三元锂电池的安全隐患外，搭载“弹匣电池”的电池包相对于目前在用的同类普通电池包，不仅体积能量密度提升9.4%，重量能量密度提升5.7%，成本也下降了10%。这样的突破，无论对于广汽埃安还是全行业来说，都具有高度的意义！
“弹匣电池”将很快应用在广汽埃安现有和即将推出的新车上
去年，比亚迪以“刀片电池”解决了动力电池的安全隐患，并大幅提升磷酸铁锂电池的能量密度。今年，广汽埃安以“弹匣电池”彻底扭转了三元锂电池的安全痛点，且降低了电池成本。虽然这两种技术路线孰优孰劣尚没有最终定论，但随着企业的不断努力，全行业正在良性竞争的轨道上加速迈进，这对于新能源 汽车 的发展而言，是莫大的幸事。
磷酸铁锂电池的优点和缺点，磷酸铁锂电池有自燃现象吗
; 弹匣电池、刀片电池、大禹电池......听起来好像各家新能源车企都有自己的专利电池，但实际上这些电池本质上不是三元锂电池就是磷酸铁锂电池。这种感觉就好像我们手机的系统，小米的叫MIUI华为的叫EMUI，实际上都是安卓系统。
磷酸铁锂电池发展简史
相比三元锂电池，磷酸铁锂电池应用在新能源车上的时间更加早，但是由于电池能量密度低，磷酸铁锂电池被三元锂电池几乎完全取代，十款新能源车有九款都是三元锂电池，装车量远超过磷酸铁锂电池，使得LG、宁德时代等三元锂企业迎来了春天。
2021年初，一直专注于研发磷酸铁锂电池的比亚迪有了重大突破，让磷酸铁锂电池的能量密度大幅提升，加上三元锂电池自燃的情况越来越多，大家更加关注电池的安全性，磷酸铁锂电池再次杀入人们的视野，比亚迪旗下的弗迪电池、中航锂电、国轩高科、亿纬锂能大放异彩，LG和宁德时代也加入到磷酸铁锂电池的阵营中来。
磷酸铁锂电池的优点和缺点
新能源车最开始会搭载磷酸铁锂电池的原因，是因为这种电池的成本不高，而且使用寿命长安全性也不错，现在的磷酸铁锂电池也保持有这些优点。如今的新能源补贴相比几年前有大幅退坡，新能源车的生产成本更多地转嫁到了消费者身上，很多人更本无法承担这么高的费用。
所以现在的车企都更加偏向于换装磷酸铁锂电池降低售价，譬如说特斯拉的标准续航版，2020款使用三元锂电池时的指导价去到29万多，2021款换上磷酸铁锂电池之后指导价才25万多。
磷酸铁锂电池最大的缺点貌似是能量密度低，但现在技术有了突破之后，好像已经没有缺点了......
还是有缺点，磷酸铁锂电池的正极材料当中的锂离子在电解液里的游离量会受低温影响，简单来说就是温度太低的话，磷酸铁锂电池的容量会下降，在0°C时的容量只有正常时的65%左右，-10°C时的容量只剩下50%左右，影响还是挺大的。
磷酸铁锂电池有自燃现象吗
电池自燃其实是一个很复杂的问题，除了电池本身内部的一些化学物质发生反应会导致自燃，电池漏电或者一些其他情况也可能导致自燃。像比亚迪的刀片电池，能够在针刺试验中既不冒烟爆炸又不发热起火，但在某家媒体的碰撞测试过后还是发生了自燃。
别说电动汽车了，燃油车偶尔也有自燃发生，所以这个东西根本避免不了，毕竟有这个东西在就必然会有风险。车企能做的只是尽量降低电池发生自燃的风险，保证不会在路上正常开着突然间就着火了。
从趋势来看，磷酸铁锂电池成本低的优势已经和三元锂形成六四开的局面，不过已经有企业在着手攻破三元锂电池容易自燃的问题，在下一篇文章中我们会进行介绍，如果你感兴趣不妨点开来看一看。
三元锂电池的优缺点，三元锂电池为什么不建议充满
