本文目录一览：
- 1、比亚迪使用的三元锂电池真的可以提高电力吗？
- 2、三元锂电池有什么优缺点？
- 3、为什么三元锂电池正成为主流
- 4、固态电池比锂电池好在哪里？
- 5、磷酸铁锂电池能量密度已经两年没变了……
- 6、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”
比亚迪使用的三元锂电池真的可以提高电力吗？
中国这么大的市场容得下两家巨头，比亚迪和宁德时代并不是你死我亡的斗争，真正的对手是日韩企业如LG，松下等，再长远来说是燃油车！
动力电池一直有铁锂和三元的技术路线之争。中国一直走的是铁锂路线，日韩走的是三元路线。所以国内的铁锂技术确实是国际领先，也是比亚迪引以为傲的。当然，宁德时代也是从铁锂电池开始发家的。比亚迪起步早，技术研究积淀多年，铁锂技术上比宁德时代好是可信的。
尽管宁德时代主要电池业务集中在磷酸铁锂电池方向，但其三元锂电的投入比较早，占比约为三分一左右，以三元锂电研发不足一年的时间，比亚迪自然吃亏不少。
随着国家补贴侧重续航里程开始，各个企业都开始大规模量产三元，比亚迪在磷酸铁锂电池里面浸淫太久，导致对三元锂电池的规划太晚。毕竟铁锂的能量密度已经到了极限，肯定是赶不上三元了。
不过，比亚迪也不是那么不堪一击。
第一，比亚迪有自己的电池制造工厂，也有整车制造工厂，能够形成完整的产业生态链，自我造血的能力不是其它单体电池企业所能比。
第二，比亚迪浸淫电池行业多年，有丰厚的研发、生产和运营管理经验，虽然向三元锂电转型时间不长，也同样发展得很快。
比亚迪现在也开始拆分锂电池部门了，未来肯定会低价抢占市场。
三元锂电池有什么优缺点？
1.三元锂电池是锂电池的一种: 主要是指做电池的正极材料,. 通常锂电池的正极材料是钴酸锂.。
2.而用镍钴锰酸锂做正极材料的锂电池俗称三元材料锂电池，它价格比钴酸锂便宜，耐压略高一点，平均电压略低(电池界称电池平台)，克容量略高一点但压实比低一点，同型号的电池容量略低于钴酸锂电池。
3.三元锂电池的最大特点就是单位电能比较大，这是与磷酸铁锂电池相比的结果。
4.但是三元锂电池的一个较大缺点是受到撞击和高温时起火点较低。所以对三元锂电池的保护要求很高，以防意外。
三元锂电池在容量与安全性方面比较均衡，是一款综合性能优异的电池。三种金属元素的主要作用和优点如下：
Co3+：减少阳离子混合占位，稳定材料的层状结构，降低阻抗值，提高电导率，提高循环和效率性能。
Ni2+：可提高材料的容量（提高材料的体积能量密度），而由于Li和Ni相似的半径，过多的Ni也会因为与Li发生位错现象导致锂镍混排，锂层中镍离子浓度越大，锂在层状结构中的脱嵌越难，导致电化学性能变差。
Mn4+：不仅可以降低材料成本，而且还可以提高材料的安全性和稳定性。但过高的Mn含量会容易出现尖晶石相而破坏层状结构，使容量降低，循环衰减。
能量密度高是三元锂电池的最大优势，而电压平台是电池能量密度的重要指标，决定着电池的基本效能和成本，电压平台越高，比容量越大，所以同样体积、重量，甚至同样安时的电池，电压平台比较高的三元材料锂电池续航时间更长。
单体三元锂电池放电电压平台高达3.7V，磷酸铁锂为3.2V，而钛酸锂仅为2.3V，因此从能量密度角度来说，三元锂电池具有绝对优势。
三元锂电池在冬季低温0-5度的气温下下，大约是夏天的90%左右，有下降，但还不太明显。更靠北方的地区，下降的会更多一点。
为什么三元锂电池正成为主流
三元锂电池的优点与缺点都是很明显的，特别是在能量密度方面优于磷酸铁锂电池；目前如果能有效解决三元锂电池的安全性问题，则会突出三元锂电池的优点，提高锂电池的容量和特性，最终一定会成为锂电池的主流的。
固态电池比锂电池好在哪里？
固态电池相比锂电池的优势主要有两点：
从技术开发潜力的角度来看，三元锂电池的能量密度提升相对困难，全固态锂电池能量密度提升更有潜力。主要有3个原因：1.全固态锂电池电压平台提升较大，固态电解质比有机电解液具有更宽的电化学窗口，有利于进一步提升电池能量密度；2.固态电解质能阻隔锂枝晶生长，材料应用体系范围提升，为具有更高能量密度空间的新型锂电技术奠定基础。3.全固态锂电池当前能量密度约为400Wh/Kg，预估最大潜力值可达900Wh/Kg，有超过100%的提升空间。而普通的三元锂电池很难将电池能量密度提升到300Wh/Kg以上。
从安全性角度分析，三元锂电池的液态电解质易燃易爆，在长期使用过程中容易触发“热失控”。固态电池的固态电解质不可燃、无腐蚀、不挥发、不漏液，自燃的概率也会大大降低。
磷酸铁锂电池能量密度已经两年没变了……
电车汇 消息：前几天国轩高科发布了单体能量密度为210Wh/kg的磷酸铁锂电池，如果按照成组效率80%来计算，搭载这块电池的系统能量密度应该接近170Wh/kg。但实际上，据电车汇统计的新能源 汽车 推荐目录信息来看，国轩高科在2020年全年给整车企业配套的磷酸铁锂电池系统能量密度最高的仅为141.66Wh/kg，并且国轩高科配套的多数磷酸铁锂电池能量密度都在140Wh/kg左右，基本可以断定，这就是目前国轩高科电池能够量产提供给整车企业的最高水平。
与之相对应的是，量产到整车应用的磷酸铁锂电池能量密度已经两年没有明显变化，三元锂电池也是提升越来越缓慢。而国轩高科此次发布的新电池，采用了此前并未大规模应用的硅负极，这一方案是否彻底解决了电池安全问题，目前还未可知。
电池能量密度已见天花板
电车汇统计了自2019年至今每一批新能源 汽车 推荐目录中磷酸铁锂电池系统能量密度的最大值，数据显示，2019年第3批目录申报的车型搭载磷酸铁锂电池系统能量密度已经到了161.27Wh/kg，到了最新发布的2020年第13批推荐目录，这一数据还是161.27Wh/kg，并且最大值这一数据期间几乎没有变化。
对于新能源 汽车 而言，阻碍其发展的一大因素就是动力电池，受限于电池的能量密度，电动 汽车 的续航里程就无法实现跨越式发展。不过这里存在着矛盾点，现阶段电池能量密度已接近天花板，每提升一点都困难重重，但也并非不能提高。
过去几天时间里，国轩高科提出了硅负极材料和预锂化技术、蔚来的固态电池应用无机预锂化碳硅负极、智己 汽车 将搭载上汽与宁德时代共同开发的采用“掺硅补锂电芯”技术的电池，这些技术都是在提高电池能量密度，而它们无一例外，都是从电池材料本身去解决，往细了说，是电池的负极材料。
正如前面提到的数据，磷酸铁锂电池能量密度已经两年没有提高了，也就是说在现有的材料体系下，磷酸铁锂电池的能量密度依靠目前的技术水平无法做到更高，三元锂电池也是如此，过去一年时间里，电池能量密度几乎没有变化，只能通过其他途径来解决。
硅负极材料，安全吗
国轩高科、蔚来 汽车 、智己 汽车 都是通过改变电池负极材料来达到提高能量密度的目的。目前动力电池普遍采用的是碳（石墨）为主要材料的负极，其比容量已经接近极限。而硅材料的质量比容量最高可达4200mAh/g，远大于碳材料的372mAh/g，是目前已知能用于负极的材料中理论比容最高的材料。
但是硅材料的问题也十分明显，硅在电化学反应中体积变化高达320%，远大于现有的碳材料12%的体积变化，这种严重的体积膨胀和收缩，会造成材料结构的破坏，极大影响电池的安全性。
有电池领域的专家向电车汇表示，研究如何解决硅负极材料形变问题的人很多，但是截至目前并没有很好的方案，在实验室中的确可以采用干预技术控制硅负极材料的形变在安全范围之内，但如果要满足量产电池的需求，完全确保装载在电动 汽车 上的电池不出现问题，现在还无法做到。
一个很好的例证是，比亚迪在发布刀片电池之时，公开了针刺试验的视频，证明了其安全性，但是近期这几次发布新电池技术的企业没有一家公布了类似可以证明电池安全的试验。
2020年下半年，811电池是热门词汇，背后的原因除了不断刷新电池能量密度的极值外，就是频繁出现的电动 汽车 自燃起火事故。对于电动 汽车 行业而言，每一次这样的安全事故出现，都会打消一批消费者购买新能源 汽车 的念头，也会迎来上级主管部门的严肃处理。于是，811电池的火熄灭了。
电动 汽车 的发展前景是替代掉燃油车，而电池的作用就是满足续航里程的要求，只要能够确保安全，同时能够让电动 汽车 有着不低于现有燃油车的续航里程，目的就达到了。无论是210Wh/kg的电池还是1000公里的续航，只有在彻底解决了电池安全问题之后，才真正有价值。
文章摘自 电车汇 20210114 发自北京
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。
