比亚迪的磷酸铁锂刀片电池探秘(1)——刀片电池究竟特殊在哪?“7S安全理念”成就更加安全的动力电池

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写在前面

       今年7月,比亚迪蝉联中国新能源汽车销量榜首。从5月的3万、6月的4万、到7月的5万……,进入到2021年以来,比亚迪新能源乘用车的销量一飞冲天,尤其是旗舰车型汉,也是能够站稳脚跟,和bba、特斯拉正面竞争的第一款中国车。这背后,刀片电池功不可没。也逼迫特斯拉等众多竞争对手纷纷切换搭载磷酸铁锂电池,并通过不断降价的方式,不断下探车型的价格区间,试图更大范围的抢占新能源的市场份额。

       也就是在昨天(8月11日),动力电池创新联盟发布了7月的动力电池装机量数据,磷酸铁锂近3年来第一次在月度装机量上超越了三元锂电池,重新成为行业的主流与共识。而比亚迪的刀片电池功不可没,可以说比亚迪通过一己之力,扭转了中国动力电池的市场格局

      今天,就来聊一聊:同为磷酸铁锂,刀片电池究竟特殊在哪?我们,先从理念的角度来聊一聊“比亚迪的开发理念”。明天,再通过实验角度及最新的工信部横向对比数据来看一看,刀片电池的实力。


刀片电池开发的“7S安全理念”


       安全是电动车最大的豪华,动力电池作为电动车核心部件之一,其安全性,很大程度决定了电动车的安全性能基础。而比亚迪所有动力电池的开发都是围绕以“安全”为基础的7个Super来开发的。


        7S开发理念:安全、成本、强度、功率、低温、寿命、续航。


一、超级安全


1、 本征安全:

1)NCM的触发点在180-250度左右,而 LFP的触发点在500度左右。NCM分解时会产生氧气,非常容易引发连锁式的反应。而LFP触发需要500度的温度,而且不是连续性的反应。

2)NCM放热速率远远大于LFP,发生分解的速度快

3)NCM总放热量大于LFP,同样1克的材料,NCM的放热量时LFP的几十倍。


2、产品安全:通过针刺实验,来进一步验证电池的安全性能。产热少、不会发生着火爆炸等热失控现象。


3、包体安全:通过针刺实验(见后半部分),包体未发生起火、燃烧、爆炸现象,只是出现冒烟现象,针刺15分钟后电池烟雾消失,未发生热扩散;试验后拆包,包内没有烟渍和灰尘。


二、超级成本


      材料层级:选取磷酸铁锂电池,减少对于钴、镍等金属的需求。同时,磷酸铁锂电池成本也远低于三元锂电池。

      包体层级:实现了从电芯到模组的CTP成组模式,是的零件种类减少40%,零件数量减少70%,体积利用率提升50%,总体成本降低30%。


三、超级强度


      通过模拟仿真,100千牛的挤压测试,发现与传统电池结构相比,刀片电池的结构安全性时都能够得到保证的。


四、超级功率


    以功率型刀片电池为例,在插混的实际运用场景中,电池功率需求在100KW左右,充电倍率方面在10-20C就能够满足实用需求。

       对于功率型刀片电池而言在具体的实用体验上,可以转化为三个方面。一个方面是,保证电池在不同SOC状态下的功率输出;第二个方面是,保证在不同温度下的功率输出;第三个方面是,保证30分钟快充的充满的体验。


五、超级低温

 

      基于电池包整体来评测低温性能。虽然磷酸铁锂从材料层面,在低温状态下活性有限,但通过电解液的改善磷酸铁锂的低温性能,同时开发电池包自加热技术,通过快速的电池充放电,利用电池自身阻抗加热电池包。能够保证在短期内迅速提升电池包温度。

       这相当于在外部环境零下10摄氏度的状态下,电池包保持在零上5摄氏度的性能表现。这大大提升了消费者在纯电使用过程中的整体体验。


六、超级寿命


    从循环次数方面,LFP远远优于NCM的。主要原因在于随着循环次数的增加,会产生淅锂现象,并导致NCM的活性降低。而LFP则随着循环次数的增加,变得越来越稳定。

      在比亚迪刀片电池的两大核心工艺(稍后展开):大尺寸叠片工艺和全方位高温“陶瓷电池”技术的加持下,刀片电池充电循环寿命超4500次,即电池充电4500次后衰减低于20%,寿命是三元锂电池的3倍以上,刀片电池的等效里程寿命可突破120万公里。


七、超级续航


       最新发布的唐EV 700公里续航产品,全部使用刀片电池,能量密度首次达到了150Wh/kg。作为一款整备重量接近2.5吨的中型SUV而言,能耗水平仅仅只有15.9kW/百公里,也是这个级别的纯电SUV中续航首次突破700公里的车型了(第四季度,就看看广汽AION LX号称1000公里续航产品是否能正式推出了)。




刀片电池两大核心工艺,实现满足高性能纯电动汽车的开发需求


一、大尺寸叠片工艺,奠定刀片电池的高性能基础


      传统动力电池以卷绕的形式生产电芯,而刀片电池采用叠片工艺。相比卷绕结构,叠片结构有着更均匀一致的电流密度、优良的内部散热性能、更适合大功率放电。因此刀片电池有着更好的循环特性、安全特性和能量密度。

      就如同同样大小的箱子里,一个装满乒乓球,一个装满直尺,我们可以轻松地想象出叠片工艺对空间利用率的帮助。这也使得刀片电池克服了磷酸铁锂材料天生能量密度低的劣势。

      具体到刀片电池的叠片工艺,比亚迪将正极片、负极片,先模切裁断成单片,在隔膜中按照设定的层数叠成极芯,并通过热压将极片与隔膜固定。极片长度约1000mm,条状的正负极片,需要有序地插入折叠隔膜里,这对工艺要求是十分苛刻的——极片需要平整地插入,同时要保证插入的深度,需要刚刚好。


二、全方位高温“陶瓷电池”技术,赋能刀片电池安全上限


       陶瓷涂层对于锂离子电池性能有重要的影响,尤其是对锂电池安全性能具有重要的意义。全方位的安全涂层,当电芯发生内短时,不会发生剧烈反应,安全性能极大地提升。不仅能显著地提高安全性,还能提高电池的循环等综合性能。

       刀片电池通过在关键部位,使用耐高温和具有优异绝缘性能的高温陶瓷涂层,获得非常高的安全性。大尺寸叠片工艺和全方位高温“陶瓷电池”技术的加持下,刀片电池充电循环寿命超4500次,即电池充电4500次后衰减低于20%,寿命是三元锂电池的3倍以上,刀片电池的等效里程寿命可突破120万公里;瞬时放电电流高达800A,满足高性能纯电动汽车的开发需求。

      

通过针刺测试的电池,更安全的动力电池

     


      在动力电池的300多项安全测试中,针刺测试是公认最苛刻的测试。

     通过针刺测试的结果对比:比亚迪刀片电池针刺后,无明火、无烟,表面温度仅为30-60℃。普通磷酸铁锂电池针刺后,无明火,冒烟,表面温度200℃-400℃。三元锂电池针刺后,剧烈燃烧,表面温度超过500℃。

     针刺测试本质上就是一个“吐真剂”,去掉了一切宣传包装的外衣,让电池的真实安全性,赤裸裸地呈现在消费者的面前。对于,消费者而言,谁都不会希望自己的屁股下面坐着的是一颗不稳定会爆炸的电池。刀片电池凭针刺测试一战成名,把天赋的安全本事,通过专利的科技加持,提升到了江湖独一家的地位,也难怪“几乎你能想到的品牌都在与弗迪沟通”。

        另外,需要驳斥的一种观点是:网上一直有一种声音说,“单片电池通过针刺,并不代表整个电池包的安全性得到了提升”。拜托,如果你单块电池都不安全,又谈什么整个电池包的安全性呢?



写在最后:


    比亚迪就是围绕着“安全”的理念,创造性的开发出了全新的刀片电池,而搭载刀片电池的汉EV,百公里加速快至3.9秒,这个速度可以比肩全球一流的纯电动乘用车。

    而消费者们则是用脚投票,用真金白银的购买行为,做出了自己的选择。更有甚者,消费者间流传出一个段子:“世界上有两种电池,刀片电池和其他电池”。也再一次从侧面证明了,刀片电池在口碑及性能上,均大幅领先其他品牌的磷酸铁锂电池。这就是让比亚迪汉EV销量能够持续保持领先的关键与底气。

   于是,7月31日比亚迪加推搭载刀片电池的标准续航版豪华型汉EV,拥有领先同级的安全性能,NEDC综合工况续航里程506km,补贴后售价20.98万元,9月交付。相比于竞争对手,这次新推出的506版本车型,续航更长,安全更好,空间更大更豪华,配置更具竞争力。


   比亚迪特斯拉的全球新能源成乘用车双雄的竞争,将会更加白热化,而刀片电池,依然会是决定这轮直面竞争最大的胜负手(万一🔨要用了刀片电池呢?)。


      明天,我们从横向对比的角度来看一看,最新公布的唐EV 700公里续航版本车型,给我们带来了哪些惊喜。


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精彩讨论

你们韭菜只看市盈率2021-08-12 12:48

很多shabi说什么“刀片电池只是结构改变,并没有材料上的创新”来否定刀片电池,每次看到这种言论我就觉得真shabi,真这么简单友商们怎么不来整一个。以后什么固态电池就靠网民敲敲键盘就有了。$比亚迪(SZ002594)$

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很多shabi说什么“刀片电池只是结构改变,并没有材料上的创新”来否定刀片电池,每次看到这种言论我就觉得真shabi,真这么简单友商们怎么不来整一个。以后什么固态电池就靠网民敲敲键盘就有了。$比亚迪(SZ002594)$

2021-08-12 17:57

看来,大家是对底层的技术和开发等逻辑,不太关心。但,这些东西往往决定着一家企业能够持续发展的关键。

2021-08-12 13:20

比亚迪的刀片的开发理念,可以看看这里。至于🔨和合作,大家等官宣吧。

2021-09-20 14:30

动力电池创新联盟发布了7月的动力电池装机量数据,磷酸铁锂近3年来第一次在月度装机量上超越了三元锂电池,重新成为行业的主流与共识。而比亚迪的刀片电池功不可没,可以说比亚迪通过一己之力,扭转了中国动力电池的市场格局。

2021-08-13 12:43

我记着大概18年时,比亚迪董秘说比亚迪未来是星辰大海时,有几个人会相信,当时我是要落泪的。

2021-08-13 12:41

我在想,比亚迪是怎么挺过18,19年那段黑暗时间,做出这么多优秀成绩的…

2021-08-13 10:22

比亚迪尽快收购中科海钠,开发刀片钠电池,这才是长远之计

2021-08-13 09:42

比亚迪电池部门也是真牛,几百万的生意接都不要接,让我们买垃圾电池我们也怕啊

2021-08-13 08:13

看的我也明白了很多

2021-08-13 01:53

不知道比亚迪王传福的后台倒了 会不会和马云 王健林甚至贾跃亭一样