“将倒逼整个新能源汽车行业作出改变!”
面对标题中的问题,不久前刚刚当选《财富》(中文版)年度中国商人的比亚迪集团董事长兼总裁王传福,给出了十分霸气的答案。
比亚迪集团董事长兼总裁王传福
3月29日,比亚迪宣布推出“刀片电池”。在过去一段时间里引发行业大肆关注后,这个比亚迪引以为傲的电池技术终于有了正式“名分”。
“垂直整合是被逼出来的”、“将倒逼整个新能源汽车行业做出改变”、“把‘自燃’这个词从新能源汽车的字典里彻底抹掉。”发布会上,让人眼花缭乱的特效抢到了镜头,却抢不过王传福口中一条条“金句”的风头。
“刀片电池”,这到底是什么?
简单而言可以用一句话来描述:“刀片电池”的很多电芯,既是能量体又是结构件,电池包内的空间利用率显著提升,在采用磷酸铁锂正极材料后,更高的产品稳定性和更低的故障率随之而来。
若精简为三个关键词,即“梁”、“蜂窝铝板”、“磷酸铁锂”。
首先,“刀片电池”之所以可以诞生,功劳簿里得写上“空间利用率概念”。众所周知,传统电池包是先将多个电芯组成模组,然后将多个模组结合在一起,便成了电池包。
这样的做法像把双刃剑,为了加强内部强度,传统电池包内包含有大量结构件,模组的重量高达几百公斤,电芯在电池包内部实际的空间占用率只有40%左右,专家们只能通过各种方法压缩模组的体积和重量,以增加系统能量密度,从而提升车辆续航里程。
比亚迪的研发人员非常清楚,结构件的作用是起到必要的固定和支撑作用,但如果不“去掉”模组和梁,改善空间利用率将变得非常困难。
于是,“刀片电池”内的电芯被固定在了梁上,从而摇身一变增加了一重结构件的身份。经过重新设计的电芯由于形状类似刀片,扁而长,所以将其取名为“刀片电池”。
省去了大量结构件后,相较传统的有模组电池包,“刀片电池”的体积利用率提升了50%以上,体积能量密度得到增加,续航里程达到了高能量三元锂电池的同等水平。
对于电芯的新身份,比亚迪集团副总裁兼弗迪电池董事长何龙举了一个生动的例子,如果用两手握住一个刀片的两端,沿着较大的面进行弯折会很容易,但若换个角度立起来,弯折就变得非常困难。“一般传统的电池有4-5根梁,‘刀片电池’有100根电池/梁,由他们组成的电池堆强度会非常强。”
同时,“刀片电池”还借鉴了蜂窝铝板的原理,在电池堆的上下两面贴上了两片高强度板,结构强度得到了进一步提升。
但是要说明的是,相对于宁德时代的CTP无模组方案,比亚迪“刀片电池”的电芯经过了重新的设计,而宁德时代CTP则是在原有电芯规格不变的基础上进行创新。
除此之外还有一点很关键,即磷酸铁锂。
“刀片电池”的正极材料采用了磷酸铁锂,由于不含非常稀有的钴元素,磷酸铁锂电池的成本较三元锂电池更低,安全性也更高。但是一直以来,由于缺少活性更强的元素,磷酸铁锂电池的能量密度是一大短板,这也让其与三元锂电池的竞争中逐渐处于落后地位。
王传福对此没有进行掩饰,他坦言,“这两种路线之争,比亚迪一直坚持做的磷酸铁锂电池被三元锂电池抛在了身后,但我们从未放弃对磷酸铁锂电池的再研发,”作为比亚迪的掌门人,他多么希望能够完成对三元锂电池的逆袭。
由于空间利用率大幅提升,能量密度便有了保证,这让比亚迪可以安心的让磷酸铁锂正极材料完成回归。在何龙看来,磷酸铁锂电池具有放热启动温度高、放热慢(温升慢)、产热少、分解不释放氧气等特点。
凭何敢喊出“改变整个行业”?
不久前,一条关于“刀片电池”通过针刺穿透测试的视频出现在网络上。随着纯电动车起火事件频出,针刺穿透测试变成了一项非常必要的测试方式,且被行业内公认为对电池电芯安全性最为严苛的检测手段。这项测试的原理是,用一根3到8毫米的钢针将动力电池电芯刺穿,造成电芯内部的大面积短路。
很多三元锂电池在该测试下,会出现剧烈的温度变化,表面温度甚至会迅速超过500摄氏度,并发生极端的热失控。根据比亚迪的测试,即使是传统块状磷酸铁锂电池在被穿刺后,虽然无明火,但也会冒烟,表面温度会达到200~400摄氏度。
但是,比亚迪“刀片电池”在穿透后却无明火,无烟,电池表面的温度仅有30-60摄氏度左右,电池表面的鸡蛋无变化,仍处于可流动的液体状态。对此中国科学院院士欧阳明高分析称,“刀片电池的设计使得它在短路时产热少、散热快。”
另外,“刀片电池”还进行了挤压测试,从挤压到到断裂,“刀片电池”出现了冒烟但并未起火爆炸。而在炉温测试中,“刀片电池”被加热到390摄氏度未起火。在过充测试中三级保护全部失效的情况下,过充260%未出现起火爆炸。
所以,比亚迪的自信来源显而易见:安全。
有数据统计,如今新能源汽车起火案例中,约有58%的起火原因是因为电池起火。这样的大背景下,“刀片电池”给了比亚迪倒逼整个行业的机会。据王传福先生透露,“刀片电池”将率先在比亚迪汉上搭载应用,其他车型暂无规划。据悉,比亚迪汉将于今年三季度上市。
拔出的剑是“刀片电池”,拔剑的方式是开放。
3月16日,比亚迪宣布成立弗迪公司,分别是弗迪电池有限公司、弗迪视觉有限公司、弗迪科技有限公司、弗迪动力有限公司、弗迪模具有限公司。比亚迪希望,借此进一步加快新能源汽车核心零部件的对外销售。
“刀片电池”是弗迪电池成立后的第一款重量级产品,独立后其将拥有更多的自主权,无疑也会更有助于加快全球电动化的普及。“几乎你能想到的所有汽车品牌,都在和我们探讨基于‘刀片电池’技术的合作方案,相信大家很快就能看到、听到刀片电池更多精彩的消息。”何龙说道。
写在最后:
如果放在几年前,“刀片电池”的出现也许不会引发业内如此大的反响。时至今日,很多新能源车企在不约而同的“攀比”续航里程,这也导致了安全性被悄然移到了次要位置,行业的技术发展方向出现了偏离,“‘刀片电池’体现了比亚迪彻底终结新能源汽车安全痛点的决心,更有能力将引领全球动力电池技术路线重回正道。”王传福此言能否得到验证,接下来的开放程度、效果将是关键,但不可否认的是,无模组电池已成为动力电池新的重要发展趋势,磷酸铁锂正极材料也会随之逐步回归市场。
关键词: 比亚迪刀片电池是锂电池吗