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比亚迪汽车使用的刀片电池有什么原理呢?

2021-04-27 21:01发布

电池的发展,可谓一波多折,早年的第一款电动车鼻祖,搭载的是铅酸电池,甚至比第一款燃油车都要早50年,而后又因为续航低,充电麻烦等原因,中间一百多年一度停滞轮回数回。到了20世纪90年代,锂电池回归消费品电池怀抱,成为手机、笔记本电脑的电池。而到了21世纪初,特斯拉将锂电池作为动力源并应用于汽车。而在随后的十几年,车载动力锂电池的发展,可谓是风风火火。 好巧不巧,比亚迪也是在2003年收购秦川汽车,开始进军汽车行业,和特斯拉的成立时间在同一年。而很多人不知道比亚迪的前身,是专门从事电池生产制造的科技企业。同样在2003年,比亚迪是全球第二大电池生产商。 随手摘抄其他几个比亚迪的事迹:l2008年9月,巴菲特花18亿港元,以每股8港元的价格认购了2.25亿股比亚迪股份l2011年第一款电动车E6,搭载了磷酸铁锂电池。l2012年比亚迪和戴姆勒合资推出DENZA腾势。l2017年新能源车型中国市场销售约77.7万辆,其中比亚迪的新能源乘用车就达到11.4万,不仅是连续四年全国第一,更是连续三年全球第一l2020年,比亚迪首推刀片电池,搭载在比亚迪王朝系列之一汉车型上。 毋庸置疑,从新能源汽车的布局上,比亚迪当之无愧是国内的先驱;从销量上来看,也不愧是新能源汽车领导者。三元锂与磷酸铁锂电池的PK国家为了大力发展新能源汽车,对电动车和混动汽车施行补贴政策。最早的新能源汽车补贴,并未和里程挂钩,而到了2013年,新能源补贴开始和续航里程挂钩。 l而电动汽车的续航里程,实际上就是动力电池可供电动车的续航能力。从上往下简单剖析,第一层次:同样一辆车,重量不变的情况下,要想提升续航,就要提升电池容量。l第二层次:提升电池容量,可以从两个角度来看,一是堆叠电池模组,二是提升能量密度。前者带来的是重量的增加,续航又要打一个折扣,所以提升能量密度,才是关键。l再往下第三层次:提升能量密度的关键在于,一是对电芯材料的选择和配比,二是电池内部空间及整包空间排布优化,三是对整个模组或是Pack包的重量进行“瘦身”。三元锂电池和磷酸铁锂,两者在能量密度上的差异在于电芯材料的不同。三元锂电池的代表圆柱形NGA(镍钴铝)和国内方形NGM(镍钴锰),当然同种比如NGM又有材料配比之分,比如523、622以及811电池,在此不展开细说。而磷酸铁锂LFP,在能量密度上,要比三元锂电池相对更低。所以同样的电池布置空间,磷酸铁锂的电池容量却更加少了,自然而然,续航里程也就少了。也正因为补贴和续航里程挂钩,电池能量密度就要上升。也正因为乘用车补贴一直与续航里程挂钩,使得三元锂电池在动力电池份额一度领先,近年来三元锂电池的装机量都领先于磷酸铁锂电池,直到今天,仍然如此。而这个情况,将持续到2022年底,因为到那个时候,电动车补贴才全面退出。所以磷酸铁锂电池基本上被运用在商用车,鲜有用于乘用车。而随后的电动车市场,将随着市场变化而风云莫测,变化多端。新能源无补贴后时代,磷酸铁锂将重回历史舞台。原计划于2020年补贴退坡前,磷酸铁锂电池市场开始蠢蠢欲动,同年,国产特斯拉Model 3和比亚迪汉纷纷转向磷酸铁锂电池,其他各大主机厂也均有涉足磷酸铁锂。虽然最终补贴退坡时间又往后推了两年,但丝毫不影响磷酸铁锂电池的回归。为什么回归市场后,磷酸铁锂又开始崛起?这里不得不说磷酸铁锂的几个优势。l稳定性好,三元锂电池中,虽然能量密度高,也正因此,带来了一个致命的弱点:稳定性差,也就是我们常说的安全性。而磷酸铁锂电池热稳定性更优,其安全性会更高。对于汽车而言,消费者如果安全没有保障,开个车都人心惶惶l性价比高,也正因为三元锂需要的高能量密度材料的贵金属稀缺,所以三元锂电池价格要比磷酸锂更贵。而当补贴退坡后,市场会逐渐转向性价比更高的磷酸铁锂,这也是很多企业开始推出磷酸铁锂版本的原因。而刀片电池也属于磷酸铁锂电池,和普通磷酸铁锂相比,刀片电池对其内部的电芯构成,外部的模组结构构成,都进行了优化,从而提升空间利用率。也就是单位空间内,能够放更多的电池,最终达到了提升50%的能量密度! 所以刀片电池是对磷酸铁锂的一个升华,从提升能量密度的第二法则,电池内部空间及整包空间排布优化。如此一来,既提高了能量密度,以满足消费者对续航里程的需求,同时搭载到乘用车后,提升了安全系数。最后,在价格水平上,也要更有优势。如此一举三得的方法,对于汽车工业消费品来说,是个绝佳机会,对于电动汽车行业来说,也产生了波澜。 所以比亚迪有信心通过动力电池最为严苛的实验,针刺实验。三元锂电池几乎无法通过针刺实验,因为其热稳定性较差,所以针刺实验的结果往往是冒烟、起火甚至是爆炸。而本次比亚迪发布的四款纯电车型,2021款唐EV,秦PLUS EV,宋PLUS EV,2021款e2均搭载刀片电池,“佩刀”之路从此开启。 电动汽车市场,始终要走向市场化,而要继续把电动汽车推向大众化,那么电动汽车的成本务必要降低,同时续航能力又不能降低。所以刀片电池,正好站在这风口上。而比亚迪汉,也正是刀片电池的首个课代表,月销近万台的新能源电动车,无不说明了刀片电池选对了。不同于特斯拉,追求低成本方案,比亚迪在动力电池上花费的功夫,可谓不低。除了这几款将要“佩刀”的纯电车型,我更期望的是,比亚迪能对“配刀”跑跑外卖,在满足自身需求后,将更多的产能释放出来,让更多的电动汽车也“佩刀”。

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电池的发展,可谓一波多折,早年的第一款电动车鼻祖,搭载的是铅酸电池,甚至比第一款燃油车都要早50年,而后又因为续航低,充电麻烦等原因,中间一百多年一度停滞轮回数回。到了20世纪90年代,锂电池回归消费品电池怀抱,成为手机、笔记本电脑的电池。而到了21世纪初,特斯拉将锂电池作为动力源并应用于汽车。而在随后的十几年,车载动力锂电池的发展,可谓是风风火火。 好巧不巧,比亚迪也是在2003年收购秦川汽车,开始进军汽车行业,和特斯拉的成立时间在同一年。而很多人不知道比亚迪的前身,是专门从事电池生产制造的科技企业。同样在2003年,比亚迪是全球第二大电池生产商。 随手摘抄其他几个比亚迪的事迹:l2008年9月,巴菲特花18亿港元,以每股8港元的价格认购了2.25亿股比亚迪股份l2011年第一款电动车E6,搭载了磷酸铁锂电池。l2012年比亚迪和戴姆勒合资推出DENZA腾势。l2017年新能源车型中国市场销售约77.7万辆,其中比亚迪的新能源乘用车就达到11.4万,不仅是连续四年全国第一,更是连续三年全球第一l2020年,比亚迪首推刀片电池,搭载在比亚迪王朝系列之一汉车型上。 毋庸置疑,从新能源汽车的布局上,比亚迪当之无愧是国内的先驱;从销量上来看,也不愧是新能源汽车领导者。三元锂与磷酸铁锂电池的PK国家为了大力发展新能源汽车,对电动车和混动汽车施行补贴政策。最早的新能源汽车补贴,并未和里程挂钩,而到了2013年,新能源补贴开始和续航里程挂钩。 l而电动汽车的续航里程,实际上就是动力电池可供电动车的续航能力。从上往下简单剖析,第一层次:同样一辆车,重量不变的情况下,要想提升续航,就要提升电池容量。l第二层次:提升电池容量,可以从两个角度来看,一是堆叠电池模组,二是提升能量密度。前者带来的是重量的增加,续航又要打一个折扣,所以提升能量密度,才是关键。l再往下第三层次:提升能量密度的关键在于,一是对电芯材料的选择和配比,二是电池内部空间及整包空间排布优化,三是对整个模组或是Pack包的重量进行“瘦身”。三元锂电池和磷酸铁锂,两者在能量密度上的差异在于电芯材料的不同。三元锂电池的代表圆柱形NGA(镍钴铝)和国内方形NGM(镍钴锰),当然同种比如NGM又有材料配比之分,比如523、622以及811电池,在此不展开细说。而磷酸铁锂LFP,在能量密度上,要比三元锂电池相对更低。所以同样的电池布置空间,磷酸铁锂的电池容量却更加少了,自然而然,续航里程也就少了。也正因为补贴和续航里程挂钩,电池能量密度就要上升。也正因为乘用车补贴一直与续航里程挂钩,使得三元锂电池在动力电池份额一度领先,近年来三元锂电池的装机量都领先于磷酸铁锂电池,直到今天,仍然如此。而这个情况,将持续到2022年底,因为到那个时候,电动车补贴才全面退出。所以磷酸铁锂电池基本上被运用在商用车,鲜有用于乘用车。而随后的电动车市场,将随着市场变化而风云莫测,变化多端。新能源无补贴后时代,磷酸铁锂将重回历史舞台。原计划于2020年补贴退坡前,磷酸铁锂电池市场开始蠢蠢欲动,同年,国产特斯拉Model 3和比亚迪汉纷纷转向磷酸铁锂电池,其他各大主机厂也均有涉足磷酸铁锂。虽然最终补贴退坡时间又往后推了两年,但丝毫不影响磷酸铁锂电池的回归。为什么回归市场后,磷酸铁锂又开始崛起?这里不得不说磷酸铁锂的几个优势。l稳定性好,三元锂电池中,虽然能量密度高,也正因此,带来了一个致命的弱点:稳定性差,也就是我们常说的安全性。而磷酸铁锂电池热稳定性更优,其安全性会更高。对于汽车而言,消费者如果安全没有保障,开个车都人心惶惶l性价比高,也正因为三元锂需要的高能量密度材料的贵金属稀缺,所以三元锂电池价格要比磷酸锂更贵。而当补贴退坡后,市场会逐渐转向性价比更高的磷酸铁锂,这也是很多企业开始推出磷酸铁锂版本的原因。而刀片电池也属于磷酸铁锂电池,和普通磷酸铁锂相比,刀片电池对其内部的电芯构成,外部的模组结构构成,都进行了优化,从而提升空间利用率。也就是单位空间内,能够放更多的电池,最终达到了提升50%的能量密度! 所以刀片电池是对磷酸铁锂的一个升华,从提升能量密度的第二法则,电池内部空间及整包空间排布优化。如此一来,既提高了能量密度,以满足消费者对续航里程的需求,同时搭载到乘用车后,提升了安全系数。最后,在价格水平上,也要更有优势。如此一举三得的方法,对于汽车工业消费品来说,是个绝佳机会,对于电动汽车行业来说,也产生了波澜。 所以比亚迪有信心通过动力电池最为严苛的实验,针刺实验。三元锂电池几乎无法通过针刺实验,因为其热稳定性较差,所以针刺实验的结果往往是冒烟、起火甚至是爆炸。而本次比亚迪发布的四款纯电车型,2021款唐EV,秦PLUS EV,宋PLUS EV,2021款e2均搭载刀片电池,“佩刀”之路从此开启。 电动汽车市场,始终要走向市场化,而要继续把电动汽车推向大众化,那么电动汽车的成本务必要降低,同时续航能力又不能降低。所以刀片电池,正好站在这风口上。而比亚迪汉,也正是刀片电池的首个课代表,月销近万台的新能源电动车,无不说明了刀片电池选对了。不同于特斯拉,追求低成本方案,比亚迪在动力电池上花费的功夫,可谓不低。除了这几款将要“佩刀”的纯电车型,我更期望的是,比亚迪能对“配刀”跑跑外卖,在满足自身需求后,将更多的产能释放出来,让更多的电动汽车也“佩刀”。

比亚迪汽车使用的刀片电池有什么原理呢?


首先纠正一个误区,部分人以为刀片电池是新产生的一种类型,有别于三元锂电池以及磷酸铁锂电池。其实,“刀片”只是单体电池的形状,本质采用的还是磷酸铁锂电池。刀片电池将单个电芯进行“扁平化”处理,宽度拉长之后厚度也变得更薄,长宽高尺寸大小缩减为:960mm*90mm*13.5mm。传统采用的是圆柱型状的单体电池,堆叠之后会形成较多的空隙,再除开支撑冷却以及支撑构件,最后空间利用率仅能达到40%多。扁平化的刀片电池可以缩小单体电池间的无效空隙,面积的增大对于散热也起到非常大的作用。整体排列之后,刀片电池的空间利用高达60%。

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