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车企员工眼里的比亚迪刀片电池

自从比亚迪董事长王传福在2020年1月的电动汽车百人会上首次公布了刀片电池和3月29日的刀片电池发布会,关于刀片电池的消息满天飞,业界对刀片电池的讨论也多了,主要的观点有两种:一种是认为刀片电池没有什么新的创意,和宁德时代的CTP相似,只是比亚迪的营销噱头;另一种是认为刀片电池解决了许多磷酸铁锂的缺点,具有开创性意义。今天我们来讨论下比亚迪的刀片电池。

什么是刀片电池?

传统电池系统是先把电芯组装成模组,再把模组安装到电池系统里面,进行分级管理。由模组的机械结构对电芯起到支撑、固定和保护的作用,再由电池系统对模组支撑、固定和保护的作用。

浅谈比亚迪刀片电池

而刀片电池是一种全新的设计理念,在采用长电芯的同时,省去了中间模组环节,直接把电芯装到电池系统里面。这样重量和成本都有效下降,这一点和宁德时代的CTP有相似的地方。同时比亚迪电池结构设计借鉴了蜂窝铝板的原理,通过结构胶把电芯固定在两层铝板之间,让电芯本身充当结构件,来增加整个系统的强度。

浅谈比亚迪刀片电池

我们再来看一下刀片电芯,拿市面上应用最广的C公司产品和刀片电芯对比。C公司产品的长度是148 mm、厚度是79mm、高度是97mm,内部结构是卷绕,看起来像一块板砖。刀片电芯长度是960mm,厚度是 13.5 mm,高度为 90 mm,内部结构是叠片。因其长而薄的形状酷似刀片,因此得名刀片电池。

刀片电池诞生背景

浅谈比亚迪刀片电池

我们来看下这几年纯电动车电池材料的发展趋势,纵坐标是能量密度。在纯电领域,一直存在两条技术路线,三元和磷酸铁锂电池。三元电池由于能量密度高,被大部分车企选择,但是他有个缺点是成本高。相反磷酸铁锂成本较低,但是能量密度低。而且现阶段的磷酸铁锂能量密度已经快接近理论极限。而比亚迪是做磷酸铁锂电池出身,虽然现阶段比亚迪大部分纯电动车上已经使用了三元电池,但从未放弃磷酸铁锂这条技术路线。既然在材料方面不能突破能量密度,比亚迪的工程师就从系统集成做工作。

我们总结下电池系统集成发展规律。首先我们看下第一代电池包,是异形电池包,为了节省成本,采用了标准模组,但是成组效率都比较低。第二代电池包,也是异型电池包,为了提高成组效率,选择了和电池结构匹配的非标准模组,使成组效率有明显的提升。以上两种电池包都是基于传统乘用车平台。第三代电池包,多应用于纯电动车平台。有三种不同的发展趋势,但有一个共同点,都是平板的电池包,但分别应用了无模组技术、刀片电池技术和590标准大模组技术,成组效率再次有明显提升,其中刀片电池的提升是最高的。可以说刀片电池在电池材料不能突破更高能量密度的前提下,但是在电池系统集成方面有所突破,解决了磷酸铁锂电池续航较短的缺点,这也就是刀片电池诞生的背景。

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