刀片電芯的優(yōu)勢(shì)

LFP能量密度低這個(gè)缺點(diǎn)是不可避免的，比亞迪的工程師通過(guò)增長(zhǎng)電芯長(zhǎng)度，減少電芯結(jié)構(gòu)冗余設(shè)計(jì)和電芯數(shù)量，能夠有效的提高電芯的體積能量密度和電池包的體積能量密度，來(lái)提高車輛的續(xù)航里程。我們來(lái)看下比亞迪專利中公布的數(shù)據(jù)，不同電芯長(zhǎng)度與電池包能量密度的關(guān)系，可以明顯的發(fā)現(xiàn)，電芯長(zhǎng)度從208增加至435mm的時(shí)候，能量密度沒(méi)什么變化，但是長(zhǎng)度增加至945mm，能量密度提升了10%。

刀片電芯還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，就是散熱性能好。我們都知道電池對(duì)溫度特別敏感，也是制約電池快充時(shí)間的主要原因，所以散熱對(duì)電芯是一項(xiàng)很重要的指標(biāo)。因?yàn)榈镀�電池具有較大的散熱面和較薄的厚度，所以刀片電芯的散熱性能較好。我們來(lái)看下比亞迪刀片電池專利公布的數(shù)據(jù)，不同厚度的電芯在刀片電池內(nèi)部的溫度仿真結(jié)果，我們可以明顯的發(fā)現(xiàn)隨著電芯厚度不斷減小，電芯和電池包快充是的溫升越來(lái)越小，散熱性能越來(lái)越好。

以上兩個(gè)優(yōu)勢(shì)給我們一個(gè)啟發(fā)，比亞迪并行開(kāi)發(fā)電池包和電芯，開(kāi)發(fā)中進(jìn)行多次設(shè)計(jì)仿真，不斷優(yōu)化電芯設(shè)計(jì)，使電芯最大程度的匹配電池，發(fā)揮電芯最大的性能，這也是比亞迪垂直整合的最大優(yōu)勢(shì)。

歸納一下，刀片電池的優(yōu)勢(shì)主要是：

1.電池能量密度提高

這點(diǎn)我們前面有提到過(guò)，刀片電池取消了模組設(shè)計(jì)，減少了很多結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì)，同時(shí)上下箱體與電芯緊密連接，使體積能量密度有明顯的提升，這也是比亞迪廣泛宣傳的體積能量密度提高50%。

2.低成本

取消了模組設(shè)計(jì)，優(yōu)化了電池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，電池二級(jí)零部件數(shù)量減少40%，并適用了低成本的LFP體系，有效降低了成本。

3.結(jié)構(gòu)強(qiáng)

刀片電池在PACK設(shè)計(jì)在電芯的上下兩面上，使用結(jié)構(gòu)膠粘貼兩塊高強(qiáng)度的強(qiáng)度板，形成了類似蜂窩鋁板的這種結(jié)構(gòu)，使每一個(gè)電芯充當(dāng)結(jié)構(gòu)梁。傳統(tǒng)電池包一般只有4－5根梁，而刀片電池是讓每一個(gè)電芯都充當(dāng)結(jié)構(gòu)件，其強(qiáng)度可想而知。電池底部發(fā)生碰撞的時(shí)候，電芯可以直接承受一定范圍的力。

4.熱管理優(yōu)異

看下示意圖，刀片電池的液冷板布置在電芯上方，同時(shí)在電芯與電芯之間設(shè)計(jì)了導(dǎo)熱層，這種方案的熱交換面積比傳統(tǒng)方型電芯大很多，能夠有效的將電芯的熱量傳遞給水冷板，再加上刀片電芯本來(lái)散熱性能就好，所以刀片電池的熱管里設(shè)計(jì)優(yōu)異，能將電池內(nèi)最大溫差控制在1攝氏度內(nèi)，而目前行業(yè)內(nèi)普遍是5攝氏度。

5.平臺(tái)化

刀片電芯是有不同規(guī)格的，長(zhǎng)度可以在435~2500m之間變換，再加上是標(biāo)準(zhǔn)的平板式電池包，刀片電池可以根據(jù)整車空間，變化電池包X、Y方向的尺寸，開(kāi)發(fā)不同規(guī)格的電池，這種平臺(tái)化的電池有效地降低了開(kāi)發(fā)費(fèi)和時(shí)間。專利顯示刀片電池方案至少有8種以上，對(duì)應(yīng)于不同尺寸電芯和不同的布置，也考慮到了雙層電芯的方案；對(duì)于箱體的集成，即有傳統(tǒng)的底盤(pán)與箱體分離方案，也有二者集成為一體的集成底盤(pán)方案。

6.電池包高度低

有效改善了整車的人機(jī)工程。我們可以看左邊的兩個(gè)示意圖。正常電芯的高壓線束和溫度、電壓傳感器都在電芯的上方，都要占據(jù)一定的空間，上箱體要與這些零部件保持至少5mm的距離，而刀片電池的高壓線束和傳感器都在電芯的Y方向，所以上箱體可以直接與電芯接觸，這樣使刀片電池可以比同樣規(guī)格的電池高度節(jié)約10~20mm。比亞迪刀片電池高度的設(shè)計(jì)目標(biāo)是乘用車105mm，SUV120mm。

刀片電池的缺點(diǎn)

任何新技術(shù)的推廣，也不可免會(huì)有一些缺點(diǎn)，接下來(lái)我們來(lái)看下刀片電池的缺點(diǎn)。

1.絕對(duì)”安全“

我們都看了發(fā)布會(huì)上刀片電池和三元電池的針刺試驗(yàn)，可以明顯的發(fā)現(xiàn)三元反應(yīng)劇烈，刀片電池基本沒(méi)什么反應(yīng)。比亞迪借助針刺試驗(yàn)結(jié)果廣泛宣傳刀片電池的安全性。這樣的說(shuō)法是不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)摹?/p>

針刺試驗(yàn)是模擬電池發(fā)生熱失控之后的反應(yīng)劇烈程度，刀片電池確實(shí)在針刺試驗(yàn)表現(xiàn)出一些優(yōu)點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象只能表明刀片電池的熱失控觸發(fā)的溫度比三元電池高，熱失控觸發(fā)時(shí)間要比三元電池晚一點(diǎn)，但不能證明刀片電池不會(huì)發(fā)生熱失控。而消費(fèi)者對(duì)于電動(dòng)車的安全認(rèn)知是電動(dòng)車零自燃，現(xiàn)階段大部分的自燃都是由電芯熱失控引起的，真正的安全是應(yīng)該避免電池?zé)崾Э氐某霈F(xiàn)。

2.低溫性能差

現(xiàn)在電動(dòng)車普遍有冬季續(xù)航較短的缺點(diǎn)，而刀片電池是磷酸鐵鋰體系，它的低溫性能更差，我們可以看下不同溫度下磷酸鐵鋰和三元的低溫放電電量數(shù)據(jù)，在-30℃時(shí)三元的放電容量為86%，磷酸鐵鋰僅有70%，這也是刀片電池需要面對(duì)的一個(gè)問(wèn)題。

3.維修成本高

刀片電池所有電芯是通過(guò)結(jié)構(gòu)膠固定在一起，意味著后期某個(gè)電芯壞了，需要維修的時(shí)候，只能通過(guò)整包更換維修，維修的成本較高。而傳統(tǒng)電池包，可以通過(guò)替換模組就可以解決。

4.依賴性增強(qiáng)

比亞迪關(guān)于刀片電池自稱有300個(gè)專利和核心工藝控制點(diǎn)，涉及到材料、電芯、電池和生產(chǎn)，所以主機(jī)廠對(duì)供應(yīng)商的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)有較強(qiáng)的依賴性，會(huì)對(duì)供應(yīng)商管控和議價(jià)提高難度。

總結(jié)

通過(guò)對(duì)刀片電池的分析，刀片電池在當(dāng)下的動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)中扮演的更像是一個(gè)承上啟下的角色。雖然刀片電池目前還存在許多缺點(diǎn)，但是通過(guò)1到2年的市場(chǎng)應(yīng)用和技術(shù)迭代，能夠不斷改善這些缺點(diǎn)。

對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)體系而言，刀片電池在保持不錯(cuò)的能量密度前提下，降低了電池的成本。對(duì)未來(lái)的技術(shù)體系而言，刀片電池提供了從結(jié)構(gòu)上進(jìn)行創(chuàng)新，讓產(chǎn)業(yè)不必局限于材料創(chuàng)新帶來(lái)的局限。但刀片電池仍然不是動(dòng)力電池的最終解決方案，材料本身的性質(zhì)決定了磷酸鐵鋰的局限性，它注定只是屬于未來(lái)幾年的技術(shù)路線。不過(guò)，無(wú)論如何，動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)的每一次創(chuàng)新都將推動(dòng)我們離汽車電動(dòng)化的時(shí)代更近一步。