“非自燃”汽车动力电池:为什么是刀片？为什么爆胎不爆？
通过刀片电池，比亚迪刷新了磷酸铁锂电池的能量密度，追平了三元锂电池的主流水平；通过针刺实验，刀片电池表现出了不同寻常的“冷静”，成为唯一能够通过这一严格测试的动力电池。
经过多年的竞争和淘汰，电动汽车的动力电池已经从争夺前两名演变而来，三元锂电池成为乘用车的主流，而磷酸铁锂电池则牢牢控制了客车和客车市场。
背后的逻辑是，三元锂电池能量密度更高，可以支撑更好的续航表现，并获得政策补贴，正在刺激车企装车的积极性；磷酸铁锂电池安全性更好，使用寿命更长，是乘客量大、作业强度大的公交车、大巴的最佳选择。
磷酸亚铁锂阵营新一代「刀锋电池」出现后，三元锂电池会受到哪些冲击？其控制的乘用车市场会倒向磷酸亚铁锂阵营吗？
为什么是“刀锋”？
比亚迪超级磷酸亚铁锂电池(俗称电芯)因外形扁而长，被称为“刀锋电池”。
通过blade电池发布会和相关专利文件，可以看出比亚迪提高磷酸铁锂电池能量密度的思路。
刀片电池其实就是CTP的产物，所谓CTP(Cell？去哪？Pack)是指将单体电池(电芯)直接组装成一个电池组，而传统电池组内部结构复杂，需要先将几个电芯组装成模块，再将几个模块组装成一个电池组。
在传统的电池组中，需要设置几个纵梁和横梁来固定电池模块和加强电池组的强度。电池组内纵横交错的电池模块外壳和加强梁将占据大量空间。据比亚迪集团副总裁、福迪电池董事长贺龙在刀片电池大会上介绍，传统电池组的空间利用率只有40%左右，而刀片电池省去了模块和加强梁两个环节，空间利用率提升了50%。换句话说，电池组中留给电芯的空间可以达到60%。
为什么刀片电池这么长？根据比亚迪电池组发明专利申请的相关文件，刀片电池的长度可以在600 mm到2000 mm之间，远远超过普通锂电池电芯。电池单元的长度可以根据电池组的尺寸定制。由于足够的长度，电池单元的两端可以“到达”电池组的外围框架，并直接固定在侧梁上。
为什么刀片电池这么平？在相关专利文献中解释说，使电池单元扁平可以增加有效散热面积并提高散热效率。
为什么电池可以代替纵梁和横梁？专利文件显示，这种电池是一种硬壳电池，外壳是钢或者铝做的，可以自己支撑。当电池在电池组中并排布置时，它们可以代替加强结构来保证电池组的结构强度，从而使用更少甚至不使用纵梁和横梁。
根据贺龙在发布会上的介绍，刀片电池的核心既是“能源体”又是结构件，还借鉴了“蜂窝铝”的结构，在电池阵列的上下两侧粘接了高强度结构板，使刀片电池组的强度相对于传统电池组有所“增加”。
这种设计无疑将大大提高电池组的“体积比能量密度(瓦时/升)”，也就是说，同样大小的电池组可以放入更多的电池，从而承载更多的电量。
电动汽车的动力电池组通常布置在底盘上的前后桥之间，其长度、宽度和厚度都是有限的。相比三元锂电池，磷酸亚铁锂的大块电池能量密度较低，传统结构的磷酸亚铁锂大块电池组很难支撑电动车400公里以上的续航。根据比亚迪提供的资料，采用刀片式电池结构的电池组，体积比能量密度提高了50%。搭载刀片电池的比亚迪“汉”车型预计6月上市，续航达到605公里，基本等于三元锂电池的先进水平。
根据相关专利文献中的描述，可以进一步提高刀片电池组的体积利用率。“这种设计可以将空间利用率从40%左右提高到60%以上甚至更高。
在三元锂电池领域，直接封装电池的CTP技术也在推广，但提升幅度与刀片电池明显不同。据当代Amperex科技有限公司数据，CTP三元锂电池组体积利用率可提高15%-20%，电池组能量密度可提高10%-15%。
“针灸”代表什么？
除了能量密度的大幅提升，比亚迪刀片电池还表现出惊人的安全性。
据悉，比亚迪刀锋电池近日完成了动力电池测试领域最难的“针刺实验”，这也是首个通过针刺实验的动力电池。
单体电池的针刺实验是用直径5mm-8mm的钢针刺入电池，钢针在电池内停留一小时观察。导电钢针刺入电池会导致电池内部短路，可能导致热量快速释放失控，进而导致起火爆燃？。因为太难了，目前还没有三元锂电池能通过这个测试，新国标《电动汽车用锂离子动力电池安全要求》(征求意见稿)甚至取消了针刺实验。
在3月29日的刀片电池发布会上，比亚迪发布了三元锂电池、传统磷酸亚铁锂块电池、刀片电池对比针灸实验的完整视频。视频显示，三元锂电池“一捅就爆”，两三秒内就剧烈燃烧起来。表面温度超过500摄氏度，放在电池表面的鸡蛋被炸飞；传统的磷酸铁锂电池有烟，但没有明火。表面温度200-400摄氏度，电池表面鸡蛋烧焦。但是刀片电池没有冒烟和明火，电池表面温度也只有30-60摄氏度，电池表面的虫卵也没有发生变化。
在中科院院士、清华大学教授高看来，刀片电池之所以能通过针刺实验，一方面是因为条形电池散热面积大；另一方面，电池短路时间长，发热量低，决定了刀片电池的温升速率小。
由于火灾事件频发，电动汽车的安全性受到质疑。中国汽车流通协会发布的报告显示，近三成消费者担心电池的安全性，因此放弃购买电动汽车。
根据国家新能源汽车大数据联盟的研究，在已查明的电动汽车起火原因中，电池问题占比最高，达到58%；据CEVE介绍，2019电动车起火事故中，三元锂电池车占60%，磷酸铁锂电池仅占5%。
三元锂电池具有高能量密度。在近两年的乘用车“续航竞赛”中，三元锂电池成为汽车厂商的主流选择。而三元锂电池的热稳定性较差，尤其是厂商对更好数据的追求，推动了三元锂电池快速“高镍化”(三元锂电池的正极材料含有镍、钴、锰三种元素，增加镍的比例可以提高能量密度，但电池的化学稳定性会降低)，安全风险进一步上升。
比亚迪的刀片电池通过针刺实验，意味着通过技术创新，磷酸铁锂电池实现了更高的产品稳定性和更低的故障率。“将自燃从新能源汽车词典中抹去”的刀片电池，会对三元锂电池控制的乘用车市场产生颠覆性影响吗？
王传福在发布会上表示，对电池能量密度不切实际的追求，完全“偏向”了动力电池产业的发展路线，让新能源乘用车的安全信誉付出了非常沉重的代价；刀锋电池的发布是在“纠偏”，不仅彻底解决了新能源汽车行业的安全痛点，也倒逼整个行业做出改变。
关于刀片电池的应用前景以及对行业的影响，福迪电池董事长贺龙透露，“几乎所有你能想到的汽车品牌都在和我们讨论基于刀片电池技术合作的方案”。？文/长城新媒体记者？傅雪峰
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