“重新定義行業(yè)安全標(biāo)準(zhǔn)”、“把‘自燃’這個詞從新能源汽車的字典里抹掉”……3月29日下午，比亞迪刀片電池發(fā)布會上，該公司董事長王傳福親自出鏡，頻繁羅列高亮詞匯描述這一新的電池技術(shù)。
新能源車財政補貼自2019年退坡超過75%之后，整個行業(yè)都直接暴露在殘酷的市場競爭之下，保證續(xù)航和性能，同時降低成本成為車企的核心訴求。比亞迪的刀片電池技術(shù)就是在這個背景下誕生，其通過生產(chǎn)工藝的快速改進，提升了電池系統(tǒng)的空間利用率和能量密度，也兼具了成本優(yōu)勢。
刀片電池產(chǎn)品由弗迪電池公司推出，這是比亞迪拆分動力電池業(yè)務(wù)后成立的獨立實體，王傳福在發(fā)布會上說，刀片電池也是弗迪公司的首款產(chǎn)品。確切的說，刀片電池不是突破性的材料技術(shù)創(chuàng)新，而是一項新的電池生產(chǎn)和加工工藝。
據(jù)弗迪電池董事長何龍介紹，傳統(tǒng)電池包的生產(chǎn)流程是：電池單體組成模組，模組再排布在托盤上，組成電池包。從電池單體組成電池包，需要大量結(jié)構(gòu)件進行連接和固定，這導(dǎo)致空間利用率只有40%。
刀片電池外觀圖，來自官方提供
刀片電池依然采用了比亞迪擅長的磷酸鐵鋰電池，將傳統(tǒng)電池單體大幅拉長，長度可以做到2米，厚度為13.5毫米。同時，在刀片電池的側(cè)脊面上安裝高強度板，讓刀片電池側(cè)面可以承擔(dān)支撐作用。這一系列設(shè)計可以讓刀片電池跳過模組環(huán)節(jié)，直接組成電池包，從而提升空間利用率。
“刀片電池既是能量體，又是結(jié)構(gòu)件，可以成為直接支撐電池包的梁?！焙锡堈f，相較傳統(tǒng)電池包，刀片電池的體積利用率提升了50%以上，也就是說續(xù)航里程可提升50%以上，達到了高能量密度三元鋰電池的同等水平。
不過，即便是在磷酸鐵鋰這條比亞迪已十分熟稔的技術(shù)路線上，寧德時代依然搶先一步，在去年9月的法拉克福車展上發(fā)布了CTP（Cell to pack）技術(shù)，這一技術(shù)與比亞迪刀片電池的思路相似，都是跳過模組，由電池單體直接成組電池包，據(jù)路透消息，寧德時代的磷酸鐵鋰CTP方案將在7月向特斯拉供應(yīng)。
電池裝機量長期被寧德時代領(lǐng)先，新能源車全球銷量第一的位置也在去年被特斯拉超越，比亞迪急需一個發(fā)起強力反擊的籌碼，而刀片電池顯然承載了這個使命。
打出“安全牌”
新能源車所需的動力電池領(lǐng)域，長期存在三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池兩條技術(shù)路線。前者能量密度較高，在車企普遍追求高續(xù)航時，成長為主流技術(shù)路線。三元鋰電池包的能量密度可以達到160wh/kg左右，而磷酸鐵鋰的系統(tǒng)能量密度普遍在110wh/kg左右。
寧德時代也正是在這一趨勢下突然崛起，成為全球各大車企的供貨商。據(jù)高工產(chǎn)業(yè)研究院（GGII）的數(shù)據(jù)，寧德時代2019年實現(xiàn)裝機電量32.31GWh，同比增長37%，位列第一，而比亞迪位列第二，裝機量10.78GWh，同比下降6%。
但三元鋰電池的短板在于熱穩(wěn)定性弱，其在對高能量密度的追求中，需要不斷提高鎳含量，這也讓其安全問題逐漸暴露，起火、自自燃事件接連發(fā)生，相比之下，磷酸鐵鋰電池能量密度較低，但熱穩(wěn)定性是強項，安全性是其競爭壁壘。
接受穿刺試驗是一個明顯例證。針對動力電池，行業(yè)有300多項檢測標(biāo)準(zhǔn)， “針刺穿透測試”是行業(yè)內(nèi)公認(rèn)的對電池電芯安全性最為嚴(yán)苛的檢測手段。這一測試要求用鋼針將動力電池電芯刺穿，造成電芯內(nèi)部的大面積短路。
比亞迪在發(fā)布會當(dāng)天播放了磷酸鐵鋰刀片電池接受穿刺試驗的視頻，在同樣的測試條件下，三元鋰電池在針刺瞬間出現(xiàn)劇烈的溫度變化，表面溫度迅速超過500℃，并發(fā)生極端的熱失控——劇烈燃燒現(xiàn)象。而比亞迪“刀片電池”在穿透后無明火、無煙，電池表面的溫度僅有30-60℃左右。
圖片來自發(fā)布會視頻截圖
中國科學(xué)院院士歐陽明高對此評論稱，刀片電池的散熱面積更大，而且針刺短路的回路比較長，產(chǎn)熱能力下降，因此電池?zé)崾Э氐挠绊懜 ?
“針刺測試之前國家標(biāo)準(zhǔn)里有，后來因為很多三元電池通過不了，在國家標(biāo)準(zhǔn)里又拿掉了?！备サ想姵毓径麻L何龍在發(fā)布會上直言。工信部在2019年初發(fā)布的《電動汽車用動力蓄電池安全要求》標(biāo)準(zhǔn)中宣布，對于最為復(fù)雜和嚴(yán)苛的針刺試驗，暫不執(zhí)行。
安全雖然是車企的核心任務(wù)，但是在產(chǎn)業(yè)快速成長期，卻難免被調(diào)低了權(quán)重。進入2019年，車企開始普遍沖刺500公里及以上續(xù)航，電池能量密度也快速攀升，電池?zé)崾Э貙?dǎo)致的自燃事件密集發(fā)生。
據(jù)新能源汽車國家監(jiān)管平臺統(tǒng)計，2019年5月到7月，僅3個月，共發(fā)現(xiàn)79起安全事故，涉及車輛96輛。引發(fā)矚目的事件有，蔚來汽車短時間內(nèi)被接連曝出4起電池起火、冒煙事故，同時，特斯拉也發(fā)生一起地庫自燃事件。明星公司蔚來汽車在電池自燃帶來的口碑折損和車輛召回的經(jīng)濟損失中，度過了黯淡的2019年。
“對續(xù)航里程的攀比，轉(zhuǎn)嫁到動力電池上，產(chǎn)生不切實際的追求，也讓新能源車的安全口碑付出了慘重代價?！蓖鮽鞲Ｕf，現(xiàn)在要倒逼新能源車行業(yè)做出改變。
據(jù)王傳福透露，刀片電池只在比亞迪漢純電車型搭載應(yīng)用，其他車型暫無規(guī)劃。首款搭載刀片電池的車型是比亞迪王朝系列的漢EV，其綜合工況下的續(xù)航里程達到605公里，百公里加速3.9秒。僅從這兩項數(shù)據(jù)來看，與國產(chǎn)特斯拉長續(xù)航版Model 3不相上下。
“如果磷酸鐵鋰電池能讓車輛續(xù)航超過600公里，其對市場的沖擊還是挺大的。”一位新能源車行業(yè)人士向36氪表示，“安全性和低成本，可以讓其滿足大量中低端市場需求?！币幌蜃⒅匦阅芸诒奶厮估?，也已經(jīng)為標(biāo)準(zhǔn)版國產(chǎn)Model 3采購了磷酸鐵鋰CTP方案。
而從比亞迪方面公布的信息來看，刀片電池也在為比亞迪的動力電池業(yè)務(wù)打開市場局面?！艾F(xiàn)在大家所知道的幾乎所有品牌，都在和比亞迪談刀片電池的技術(shù)合作?！备サ想姵囟麻L何龍透露。
技術(shù)變革前夜，比亞迪的路徑依賴
比亞迪在新能源車領(lǐng)域的投入可以追溯到2005年，該公司推出首款磷酸鐵鋰動力電池，2006年，比亞迪的第一款搭載磷酸鐵鋰電池的F3e電動車研發(fā)成功，此后比亞迪走上電池和整車獨家供應(yīng)的垂直整合路線。
此次刀片電池推出引發(fā)的反響，顯然是技術(shù)積淀的成果，以及準(zhǔn)確切中新能源車行業(yè)當(dāng)下的安全命門。從王傳福在發(fā)言也可以看出，借助刀片電池向三元電池路線發(fā)起反擊的意味，其表示，過去幾年，由于能量密度相對較低，磷酸鐵鋰電池在新能源乘用車廠商盲目追求續(xù)航里程的攀比中，被三元鋰電池甩在身后，”刀片電池的發(fā)布就是要糾偏。”
但也正如中國科學(xué)院院士歐陽明高所說，動力電池有三個發(fā)展趨勢，第一是在材料和體系方面創(chuàng)新，從有機液態(tài)電解質(zhì)，到無機的固態(tài)電解質(zhì)；第二是借助智能制造、回收和人工智能，發(fā)展智慧電池；第三，是在設(shè)計和產(chǎn)品工程方面創(chuàng)新，刀片電池正是代表。
換言之，刀片電池目前只是動力電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)改進，尚未看到材料技術(shù)方面的革新和性能改良。理想汽車剛確定與比亞迪進行業(yè)務(wù)合作，該公司CEO李想在微博中評論稱，磷酸鐵鋰電池在低溫下的性能表現(xiàn)依然是短板，而且磷酸鐵鋰電池的電壓測量不夠穩(wěn)定，會擾亂控制策略，因此，對增程式電動車和插電混動車型也是個挑戰(zhàn)，“刀片和鐵鋰最適合的還是中、低端的BEV（純電動車），以及南方的運營車輛?！?
此外，CTP技術(shù)對于整車企業(yè)來是誘惑也是毒藥，一旦采用，車企在供應(yīng)鏈上的主導(dǎo)權(quán)也將被削弱——CTP技術(shù)下電池包的設(shè)計非標(biāo)準(zhǔn)化，每個電池包的參數(shù)未必一樣。存在的風(fēng)險是，一旦發(fā)生故障，電芯一損俱損，維修難度加大。因此，車企若采用了CTP技術(shù)，電池廠商也相當(dāng)于綁定了對整車電池包前期的設(shè)計制造和后續(xù)的電池維修過程。
不難看出，兼顧成本、性能、安全的電池技術(shù)依然是一個需要結(jié)合材料、結(jié)構(gòu)和智能化管理的系統(tǒng)工程。在對電池包進行結(jié)構(gòu)改良的同時，寧德時代、三星甚至特斯拉，都在材料領(lǐng)域?qū)で笸黄?，對三元電池著手無鈷化的研發(fā)。
特斯拉宣布，4月份將舉辦電池開放日，外界普遍猜測，Maxwell的干電極和超級電容，將會是特斯拉自建電池技術(shù)方向。2019年5月，特斯拉收購了電容電池公司Maxwell。2019年10月，特斯拉收購了加拿大電池制造設(shè)備和工程技術(shù)公司Hibar。一旦干電極技術(shù)被應(yīng)用到鋰電池上，就意味著特斯拉電池技術(shù)向“固態(tài)”邁進，可以提高能量密度的同時，兼顧安全性。這一威脅不僅指向比亞迪，也包括整個動力電池生產(chǎn)廠商。
新能源車行業(yè)正處在爆發(fā)前夜，而動力電池技術(shù)也在急劇變革，比亞迪依靠磷酸鐵鋰技術(shù)沉淀，準(zhǔn)確捕捉到了市場窗口。但顯然，這不應(yīng)該成為比亞迪的唯一戰(zhàn)略選擇。
