六月一日，因?yàn)橐咔樵蝾C布的不限號(hào)政策正式取消，北京重回限行時(shí)代，能夠自由自在出行的電動(dòng)車再次成為不少人購(gòu)車的首選。說起電動(dòng)車，就不得不提比亞迪，這段時(shí)間比亞迪一直動(dòng)作不斷，其最終目的為自家全新的旗艦車型比亞迪漢造勢(shì)，話又說回來，高級(jí)輔助駕駛、刀片電池加身的漢確實(shí)讓我很感興趣。尤其是刀片電池的出現(xiàn)，讓大家看到了磷酸鐵鋰電池的新潛力。就在上個(gè)周末，我有幸來到了位于重慶璧山的電池工廠，這是比亞迪首次向媒體開放刀片電池的生產(chǎn)線，而我也從這次參觀中了解了刀片電池更多的故事。
刀片電池的誕生和未來
刀片電池和三元鋰電池有哪些不同？
細(xì)、薄的刀片電池能保證碰撞安全嗎？
開篇：有因必有果，18年積累看清比亞迪刀片電池來龍去脈
比亞迪刀片電池的誕生并不是偶然，對(duì)于比亞迪的電池開發(fā)人員來說，奮斗與厚積薄發(fā)似乎是個(gè)更恰當(dāng)?shù)乇硎觥?
比亞迪的一系列動(dòng)作，受到了當(dāng)時(shí)日本人的嘲笑，雖然日本科技企業(yè)在當(dāng)時(shí)的金融危機(jī)中暫失一城，但在鋰離子電池方面是絕對(duì)的權(quán)威，并且擁有技術(shù)壁壘，甚至國(guó)內(nèi)很多同行都不看好比亞迪在鋰離子電池方面的研究。
時(shí)間來到2012年，比亞迪正式開啟了三元鋰電池（NCM）的設(shè)計(jì)，實(shí)際上比亞迪布局三元鋰電池是在2003年，但三元鋰電池因?yàn)槌杀?、難以控制的熱失控等問題一直沒有很好的進(jìn)展。
正所謂有因必有果，如果不是在金融危機(jī)時(shí)期，比亞迪依靠成本拿下了大量電池市場(chǎng)，那就不會(huì)有鋰電池的開發(fā)，沒有鋰電池的開發(fā)，就不會(huì)有后面的比亞迪磷酸鐵鋰電池量產(chǎn)。
『刀片電池成電池包后的形態(tài)』
而正是因?yàn)檫@些年的堅(jiān)持和歷史機(jī)遇，讓比亞迪在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、鋰電池研發(fā)等各個(gè)方面積累了大量經(jīng)驗(yàn)，最終用了短短一年半的時(shí)間，便順利的完成了對(duì)刀片電池的開發(fā)和量產(chǎn)。
中篇：刀片電池上車，它都有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？
關(guān)于刀片電池的技術(shù)解析，安全測(cè)試等問題，我的技術(shù)大佬同事常慶林寫過詳細(xì)的系列報(bào)道，這篇文章我就不再贅述，這里我主要聊聊之前文章沒有提及的一些信息和大家對(duì)這種電池的一些疑問。
疑問一：刀片電池革新在哪里？
首先，刀片電池本質(zhì)上還是磷酸鐵鋰電池，所謂刀片電池是屬于物理結(jié)構(gòu)上的改變，從前電動(dòng)車電池都是下面這樣的：
無論特斯拉上面使用的三元鋰電池還是比亞迪常用的磷酸鐵鋰電池，其電池設(shè)計(jì)大同小異。
在這種設(shè)計(jì)下，能量密度更小的磷酸鐵鋰電池相比三元鋰電池不占優(yōu)勢(shì)，所以我們會(huì)經(jīng)常聽廠商宣傳自家的電動(dòng)車使用了三元鋰電池，而且續(xù)航里程超長(zhǎng)等等。為了解決這個(gè)問題，比亞迪決定從結(jié)構(gòu)上面入手改變磷酸鐵鋰電池的布置及設(shè)計(jì)限制。
這些提升帶來的改變是顯而易見的。首先，最直接的好處是在采用原有電芯類型和技術(shù)的前提下較大地提升純電動(dòng)車的續(xù)航里程。
其次，輕薄的長(zhǎng)方體電池可以帶來絕佳的散熱效果。根據(jù)比亞迪的熱擴(kuò)散試驗(yàn)資料，強(qiáng)制引發(fā)位于中間的電池?zé)崾Э兀罡邷囟燃s為350℃。而此時(shí)鄰近位置的電池溫度僅有80℃，在此次熱擴(kuò)散試驗(yàn)中，刀片電池只出現(xiàn)了冒煙現(xiàn)象，既沒有著火也沒有爆炸。
『同條件下針刺試驗(yàn)，上圖為三元鋰電池（著火）、下圖為刀片電池（未出現(xiàn)冒煙著火等情況）』
可以說，刀片電池在磷酸鐵鋰的支持下，憑借優(yōu)秀的熱擴(kuò)散性（更大的電池表面積）以及較長(zhǎng)的短路回路，可以讓刀片電池?fù)碛懈玫陌踩禂?shù)，這也是刀片電池最大的優(yōu)勢(shì)之一。
疑問二：刀片電池尺寸是固定的嗎？三元鋰電池可否做成刀片電池？
在電動(dòng)車市場(chǎng)上，三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池的較量一直就沒有停歇過，但是因?yàn)楦髯怎r明的特點(diǎn)，兩者其實(shí)都比較壓制，沒有在臺(tái)面上發(fā)生過誰指責(zé)誰的情況。
而磷酸鐵鋰在安全性上更是略勝一籌，而且不受鈷等貴金屬制約，因此在成本上也占優(yōu)勢(shì)，這樣看起來使用磷酸鐵鋰為電芯的刀片電池確實(shí)優(yōu)勢(shì)見顯。
既然刀片電池結(jié)構(gòu)有如此多的好處，熱失效控制也很優(yōu)秀，那么是否可以布置成三元鋰電池嗎？答案當(dāng)然是肯定的。
三元鋰電池也完全可以做成刀片電池，比亞迪坦言三元鋰電池為電芯的刀片電池從理論上會(huì)有更強(qiáng)的續(xù)航能力，只不過做成刀片電池形態(tài)，在碰撞方面（尤其是擠壓方面）還需要投入更多研究。
實(shí)際上已經(jīng)有中國(guó)品牌廠商和比亞迪進(jìn)行了接觸，并且搭載刀片電池的非比亞迪車型即將和我們見面。
疑問三：刀片電池低溫情況下使用情況如何？
目前刀片電池使用的是磷酸鐵鋰作為電芯，因此其低溫情況下的性能其實(shí)比能量密度更受到我們關(guān)注。當(dāng)然，目前我們還沒有對(duì)漢進(jìn)行實(shí)際的高寒測(cè)試，但可以簡(jiǎn)單地了解一下官方的相關(guān)信息。
比亞迪為了提高刀片電池在冬季的使用性能，首先在熱管理方面做了很多改進(jìn)。比如說刀片電池的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上：
工程師在電芯外面加入了保溫材料，之后便是緊貼電芯的整套熱管理體系，在熱管理系統(tǒng)外側(cè)再布置一層保溫棉，整個(gè)結(jié)構(gòu)構(gòu)成了刀片電池的一個(gè)完整的熱管理系統(tǒng)。
所以從比亞迪的說法來看，刀片電池針對(duì)寒冷天氣做了大量改進(jìn)和技術(shù)提升，尤其在熱管理方面，那么這個(gè)說法是否真的如此呢？我們還需要等到冬天進(jìn)行實(shí)際的測(cè)試。
疑問四：省去了橫梁、縱梁的電池包，碰撞中單靠刀片電池能保證碰撞安全嗎？
電動(dòng)車碰撞起火是網(wǎng)友們最關(guān)心的問題，而對(duì)于刀片電池來說，使用這種電池的電池包是取消了橫梁和縱梁的，最終刀片電池充當(dāng)了電池包的橫梁、縱梁，因此電池包的強(qiáng)度是建立在刀片電池的強(qiáng)度之上的。
那么問題來時(shí)，如果發(fā)生碰撞，刀片電池就會(huì)直接受力，而且這個(gè)受力既有可能是擠壓，也有可能是彎折甚至是穿刺，刀片電池能付承受這些損傷呢？比亞迪認(rèn)為是沒有問題的，工程師們用彎折單根筷子和多根筷子的原理解釋受力方面的情況。當(dāng)很多根筷子在一起時(shí)，你是無法掰斷的，刀片電池組成的電池包也是同樣的道理。
除此之外，比亞迪為刀片電池做了碰撞和擠壓的測(cè)試。其中碰撞測(cè)試是模擬車輛碰撞的情景，測(cè)試時(shí)速為45km/h，電池在碰撞后沒有發(fā)生起火、爆炸；擠壓測(cè)試采用了100-800kN的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，電池包發(fā)生了輕微變形，未冒煙和起火；在三點(diǎn)壓強(qiáng)測(cè)試中（兩個(gè)支撐點(diǎn)，用一個(gè)力往下壓），刀片電池最終可以承受445kN，大概是一臺(tái)45噸重的卡車。
所以從比亞迪給出的測(cè)試數(shù)據(jù)看，刀片電池雖然取消了橫、縱梁結(jié)構(gòu)，但卻可以保持一個(gè)更強(qiáng)的電池強(qiáng)度，可以滿足碰撞安全性要求。
尾篇：刀片電池的誕生及未來的刀片電池走向何方？
最后，我們簡(jiǎn)單的來看看刀片電池的是如何生產(chǎn)的，以及未來會(huì)有哪些再進(jìn)化。目前刀片電池的主要產(chǎn)地來自重慶璧山的工廠，這家工廠投資100億元，于2019年2月份開始開工，我在上周參觀的時(shí)候，電池生產(chǎn)線已經(jīng)開始生產(chǎn)，不過整體園區(qū)的建設(shè)還在有條不紊的進(jìn)行中，當(dāng)然，目前也還沒達(dá)到年產(chǎn)動(dòng)力電池20GWh，不過當(dāng)整個(gè)園區(qū)都完善后，很快便能完成這個(gè)目標(biāo)。
第二個(gè)令人印象深刻的是生產(chǎn)機(jī)器的自制化極高。王傳福向來喜歡自己給自己當(dāng)零部件供應(yīng)商，比如比亞迪自己的各種汽車配件公司令人印象深刻，其實(shí)在電池生產(chǎn)上更是過而不及，動(dòng)力電池核心的疊片機(jī)、輥壓工藝等使用的機(jī)器都是來自比亞迪自研，這種方式節(jié)約成本之余，還能防止被競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手卡脖子，更重要可以對(duì)電池進(jìn)行更自由的定制。這些所有的一切，其實(shí)都是比亞迪這些年來積累的成果。
刀片電池的未來
雖然刀片電池在今年剛剛發(fā)布，但比亞迪的工程師們已經(jīng)對(duì)刀片電池的未來進(jìn)行了少許的透露，其中一個(gè)研發(fā)方向就是預(yù)埋鋰技術(shù)。
在鋰離子電池首次充電過程中，會(huì)永久的消耗來自正極的鋰，這將會(huì)降低鋰離子電池的容量和能量密度。為了解決這個(gè)問題，科學(xué)家們研究了預(yù)鋰化技術(shù)。通過預(yù)鋰化對(duì)電極材料進(jìn)行補(bǔ)鋰，抵消上面提到的不可逆鋰損耗，以提高電池的總?cè)萘亢湍芰棵芏取?
比亞迪認(rèn)為這項(xiàng)技術(shù)十分適合磷酸鐵鋰電池，并且坦言在預(yù)埋鋰技術(shù)上有了十分“美妙”的進(jìn)展，十分令人期待。
總結(jié)：雖然刀片電池的出現(xiàn)并不是化學(xué)層面的改進(jìn)，但這種電池殼體的設(shè)計(jì)變化確實(shí)引起了行業(yè)內(nèi)的探討，而且有意思的是，蜂巢、三星等電池廠商其實(shí)都已經(jīng)針對(duì)這種設(shè)計(jì)對(duì)自己的電池進(jìn)行了調(diào)整，行業(yè)內(nèi)有些人士相信，這種電芯的設(shè)計(jì)方式將是未來的一個(gè)重要發(fā)展方向。磷酸鐵鋰電池將憑借這種設(shè)計(jì)極大地和三元鋰電池拉近距離。而對(duì)于比亞迪來說，他們已經(jīng)掌握了從制造機(jī)器到制造產(chǎn)品的全套技術(shù)，已經(jīng)沒有外界因素制約其電池方面的發(fā)展，這也是比亞迪應(yīng)對(duì)未來市場(chǎng)的重要保障。（圖/文 汽車之家 冷曉陽）
