汽车|《电池那些事儿》之比亚迪刀片电池 此“国货之光”有7宗“最”


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出品 | 搜狐汽车·E电园
编辑 | 周航
[搜狐汽车·E电园] 正所谓“功高盖主” , 动力电池是汽车能源转型的核心 , 还是纯电动车里面最贵的部件 , 约占整车成本的40%左右(2109年平均数据) , 所以我们推出了很多围绕动力电池展开的内容 。 这其中 , 有一些技术问题、信息点 , 以文字详解+图片辅助的形式呈现 , 也很难让大家理解透彻 。 为此 , 我们增加了视频作为补充 , 以精简、浓缩的“说人话”方式 , 与大家分享动力电池乃至更多汽车“触电”相关的话题 , 敬请关注搜狐汽车·E电园的“电工小周” , 以及各平台的“E电园-电工小周” 。

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上星期“电工小周”走进了比亚迪(弗迪)重庆电池工厂 , 对在此生产出的刀片电池有了更深入的了解 , 所以本文咱们就来聊聊刀片电池 。 为什么“吹”比亚迪的刀片电池?概括来说 , 这是动力电池两大突破方向电化学体系和空间布局结构中 , 后者的典型案例之一 。
具体来说 , 且看以下例举的7宗“最”……
1.空间利用率最高:正如视频所说 , 刀片身兼电芯和模组两项工作 , 流程上省去了模组这一步 。 相当于生活中一些带有独立包装的零食 , 去掉了模组这个“独立包装” , “干货”自然也就更多了 。

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对比之下 , 传统模组电池第一步从电芯到模组空间利用率在80%左右 , 第二步模组到电池包要被连接部件和内部骨架挤占空间 , 空间再损失一半(50%) , 最终电芯只占电池包总体积的40%左右 。 而电池横向、密集排列的刀片电池 , 将这个数据提升到了60% , 同类方形电池结构空间利用率最高 。
2.散热“先天条件”最佳:电动车自燃绝对是任何一个车企“谈虎色变”的话题 , 磷酸铁锂正极材料本身的热稳定性好(优于三元锂) , 刀片结构本身又更进了一步 。

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对比同样材料的传统电池 , 刀片电池的长条结构散热面积大 , 伴随而来的还有整个电路的回路长 , 产热能力低 。 概括来来说就是:产热少和散热好 , 所以温度升高幅度小 , 热失控或者说自燃的概率也就小了很多 。
3.被动安全的黑科技最“新”:视频中提到的“筷子理论” , 主要体现在刀片电池成组之后的平行地面方向 , 将面积最大、最容易弯折的面是对着车头和车尾的 , 有相当大的缓冲区域 。
垂直地面方向:比亚迪在动力电池中最先引入了蜂窝铝板进行防护 , 这项技术最早应用于航天领域(复合材料的选取要更严苛) 。 内层是刀片电芯 , 中层是擅长吸能的蜂窝结构 , 最外面的高强度铝板 , 经过了高温高压复合成型 , 还带有隔热、防火的涂层 。

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注:铝材质+蜂窝结构既满足了安全防护的强度标准 , 又保证轻量化水平 , 这两方面对比常规的铝压铸件均具备优势 。
4.“主动”的安全验证最严苛:即超出国家标准的针刺试验 , 用5毫米的钢针穿透刀片 , 人为的创造一个极限情况下的短路环境 , 来考验电池受损最严重时的安全性 。 具体试验敬请参见以下视频 。
5.磷酸铁锂正极材料的最佳“容器”:众所周知 , 磷酸铁锂的能量密度不如三元锂 , 这在2018年国家补贴政策加入能量密度这一项后 , 磷酸铁锂感觉就要成为历史了 , 但刀片结构令其快速且直接的缩小了与三元锂的差距 。
现阶段 , 刀片(磷酸铁锂)电池的能量密度稳定在140Wh/kg以上 , 相比三元锂主流产品160Wh/kg的水平仍有一定差距 , 但具体到补贴数额的差异上 , 只少了2000元 。分页标题
接下来 , 弗迪电池有限公司(原比亚迪动力电池事业部)孙华军副总经理表示:刀片(磷酸铁锂)电池的能力密度极限能达到170Wh/kg以上(180Wh/kg是理论上的“天花板”) , 预计到明年年底就能追上三

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元(参数|图片)锂主流的160Wh/kg 。
6.成本最低:“拯救”磷酸铁锂最大的原因就是成本低 , 降低对三元锂中镍、钴两种原材料的依赖 。 刀片电池在减少了内部连接部件和内部骨架之后 , 也省去了这部分传统模组电池的成本 。

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从孙华军副总经理分享的成本评估来看:今年三元锂的目标门槛是1000元/kWh , 传统模组磷酸铁锂的目标700元/kWh , 刀片电池已接近达成 , 下一个目标是600元/ kWh 。
7.结构本身最具“潜”力:这是刀片电池的一大“隐性”优势 , 主要分为两方面 。
第一 , 刀片电池本身够薄 , 给电池的热管理系统布局留出了更多空间 , 早期e平台只能搭档三元锂 , 比传统模组磷酸铁锂更省电(小功率水泵)的液冷循环 , 用在刀片电池车型中非常轻松 。

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第二 , 刀片电池磷酸铁锂发热少、散热好的先天优势 , 加上内部减少连接件、结构件的被动安全架构 , 不仅在电池本身的轻量化上有所体现 , 同时还能福泽到整车 。 在保证了底盘强度的情况下 , 无需像以前那样为了电池安全 , 车身底部也要“堆积”大量保护部件了 。

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【汽车|《电池那些事儿》之比亚迪刀片电池 此“国货之光”有7宗“最”】写在最后:《电池那些事儿》本期咱们聊了国货之光-比亚迪刀片电池 , 接下来还有更多动力电池 , 乃至汽车“触电”相关的图文+视频内容 , 敬请持续关注搜狐汽车·E电园 。 另外 , 技术本身不太好理解 , 电工小周的解读争取让大家一看就明白 。