重安全更重续航 比亚迪刀片电池解析

这个月18日特斯拉突然宣布将在Model 3车型上使用无钴的磷酸铁锂电池,使韩锐钴业、华友钴业等国内钴业股在2月19日相继跌停,同时也使国内相关产业制造商股价飞涨,这其中就包含了比亚迪。无独有偶,比亚迪在1月份也公布了其中大型车——比亚迪汉未来将采用“刀片”电池的消息,而这刀片电池也是基于磷酸铁锂电池技术打造而来。这些龙头老大相继换电池说明了什么?这些信号是否预示着新能源电池技术有所突破?磷酸铁锂不是没有三元锂好吗,怎么又被提上来了?

主流的三元锂和磷酸铁锂电池

目前车载动力电池常见的有磷酸铁锂、镍钴锰锂(NCM)以及镍钴铝酸锂(NCA),而其中的NCM和NCA就是咱们常说的三元锂电池。三元锂电池因其能量密度更大,常见于更在乎空间表现的民用车上;而磷酸铁锂电池由于稳定性更出色,更常见于使用强度更大的商用车领域。

也正是三元锂电池的稳定性问题,让许多潜在消费者“谈电色变”,就在前些天,美国一辆价值15万美元的保时捷Taycan电动车突然在家中车库爆炸,让三元锂电池又不得不再一次站在了风口浪尖。不难发现,着火的磷酸铁锂电池少之又少。

虽然传统的磷酸铁锂电池在能量密度、导电性上不如三元锂电池,但更长的电池稳定性、更长的电池寿命以及更可控的成本优势让任何一家电池企业都无法放弃对磷酸铁锂电池的研发。所以说,磷酸铁锂电池并不是不好,而是由于能量密度方面并不占优,导致了在补贴为导向的市场环境下,占不到任何便宜。而随着补贴的逐步下降,完全市场为导向下,磷酸铁锂的优势正逐步显现。

在今年1月20日举办的《电动汽车百人会》上,中科院院士欧阳明高老师对比亚迪推出的磷酸铁锂电池技术打造的刀片电池给予了极高的评价。这种刀片电池无论在提升能量密度,还是电芯结构以及稳定性和电池包的轻量化方面都有所突破。

刀片电池:磷酸铁锂的又一次突破

在刀片电池包中,比亚迪创新地采用了长条状单体电池的设计,将多个长单体电池集合成电池阵列,从而提高电池包的容量(有效体积)。同时,单体电池包可以把长度做到2500mm,大大减轻了电池包的个数。另外,长条状单体电池由于本身自带刚性,也能提升整个电池包整体刚度。

简单说,就是您可以将刀片电池包看作一组水泥墙,而其中的单体电池就是水泥墙中的方砖。首先,方砖能占据更大的内部空间,而传统的18650电池组由于采用圆柱体,并没有任何体积优势。据介绍,刀片电池的体积优势能提升近30%。

简单算笔账,假设在一个长宽为2高为n的单位体积中,圆柱电池的有效体积为1*1*π*n,刀片电池的有效体积为2*2*n,因此他们的体积可以相差(2*2-1*1*π)/1*1*π)27.3%,约等于30%。 正因如此,外形体积不变的情况下,刀片电池拥有了更大的有效体积,所以其能量密度比更大。

之所以谁也不会拿圆柱形的砖块砌墙,正是因为圆柱体在某些方面刚性不足。同理,假如单体电池像方砖一样自身有一定强度,这就会减少电池包中横梁或纵梁的使用,不仅同样能提升电池包的有效体积,同时也能减少钢材的使用,降低整体重量和成本。也正因如此,刀片电池包可以把长度做到2500mm,这样以往大容量的电池包就不必设计成很多小电池包,节省了成本。

说到成本,磷酸铁锂电池本身就没有使用钴等稀有金属,成本更是它的优势。据了解,2019年三元锂电池电芯市场报价在900元/kW·h左右,而磷酸铁锂电池电芯的报价在700元/kW·h左右,就以未来将上市的汉为例,其续航可以达到605km,电池包预估在80kW·h以上,采用磷酸铁锂电池至少能便宜1.6万元以上。试想一下,与比亚迪汉同价位、同续航的另外一款国产新能源车,就单单电池组就有2万元的价格优势,孰强孰弱一目了然。

未来,比亚迪汉EV共有单电机以及双电机两个版本,单电机版本功率为163kW,峰值扭矩330N·m, NEDC续航里程为605km;双电机版本功率200kW,最大扭矩350N·m,NEDC续航里程为550km。


距焦观点

磷酸铁锂虽然不常出现在普通消费者身边,很大程度是以往补贴政策所影响的。而随着电池技术的成熟和补贴的退坡,磷酸铁锂的技术优势得以显现。或许2020年比亚迪和特斯拉这两大世界级新能源车企,不约而同押宝磷酸铁锂电池的事情将成为电池技术的里程碑事件。而这回率先上市的比亚迪汉车型已经在前进步伐上赶超了特斯拉。

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