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无论是宁德时代的CTP技术,还是比亚迪的“刀片电池”技术,都将是电池技术的一大跨越,不仅为中国取得该领域更多的话语权提供助力,更重要的是对全球电池产业的发展做出了积极的贡献。
本文来源:微信公众号 电池中国 ID:cbea_battery 作者: 廖玉风
3月29日,比亚迪举办“刀片电池”发布会,比亚迪总裁王传福和副总裁何龙在过程中,针对“刀片电池”进行了详细解读。
其中,最引人注目的还是,在实验室拍摄的比亚迪动力电池针刺实验视频。通过将三元电池、普通磷酸铁锂电池与比亚迪研发的“刀片电池”对比,发现“刀片电池”表面的生鸡蛋无明显变化,温度保持在30℃左右,而其它两种电池表面的生鸡蛋则直接熟透。
关于针刺实验,中科院院士欧阳明高认为,这是电池安全测试中最严格最残酷的一种。利用金属针刺穿电池,模拟内部短路时电池的表现,能直接演示电动汽车热失控的极端情况。
该实验表明,同等条件下,比亚迪“刀片电池”的安全性表现最为优异。原因有两点,第一、刀片电池长度长,截面面积大,散热效果好;第二是刀片电池短路时,内部回路较长,产生的氧气少,短路生成的热量少。
据电池中国网了解,比亚迪的“刀片电池”采用的是方形铝壳的长电芯设计方案。通过电芯扁平化,其长度可达2.5米。模组方面,可以用多个不同尺寸的长电芯来布局,实现无模组或少量模组化,继而大幅提高成组效率,增加车辆的续航里程。
以“刀片电池”装载配备的汉EV车型为例,单电机版的NEDC续航里程可达605km,双电机版的NEDC续航也达到550km,其百公里加速3.9s,有消息称,将在今年6月上市。
据悉,汉EV车型将搭载的电池包重量为549kg、容量为77kWh。按照“刀片电池”单体参数来推算,该电池包内将集成超过200个“刀片电池”单体。
一位行业资深人士表示,比亚迪推出“刀片电池”,很大程度上是跟宁德时代的CTP技术进行对标,通过重点宣传其安全性和能量密度的提升,来凸显竞争实力。
从制造成本上看,宁德时代的CTP技术,跳过模组阶段,直接将电芯打包为电池包,使空间利用率提高15%-20%、零部件数量减少40%、生产效率提升50%、能量密度提升10%-15%。
这不但能大幅降低动力电池的制造成本,同时还可提高单位体积和质量下的电池容量,从而提高车辆续航能力。
相对而言,比亚迪的“刀片电池”技术,主要是减少大量的结构件。同时在制造工艺方面,大幅简化中间制造环节,从而达到降成本的目的。
其中比亚迪发布的信息显示,“刀片电池”的空间利用率可提高50%,成本下降20%到30%,使用寿命则达到8年120万公里。同时,比亚迪还计划未来两年内将单体能量密度提升至180Wh/kg,系统能量密度提升至160Wh/kg,单位生产成本继续下降30%。
不过由于宁德时代CTP技术针对的是大电芯,制造工序相对比亚迪的“刀片电池”要简单一些,精度控制参数要少很多,有利于成本管控。
单纯从制造难度和材料成本讲,比亚迪“刀片电池”的单个体积小,需要更多的封装材料,其生产涉及的参数性能和对制造设备要求相对要高一些,可能会导致制造难度提高和材料成本上升。
不过在安全性上,比亚迪“刀片电池”的单体电芯,优势明显。
一方面从电动汽车电池热失控的根源入手,比亚迪“刀片电池”能直接解决受恶劣工况影响发生的电池内部短路等热失控问题。另一方面在企业对安全性的参数标准不统一情况下,由于宁德时代的大电芯出现热失控后直观感觉风险较大,有利于比亚迪“刀片电池”抢占市场安全认知的制高点。
目前,三元锂电池依旧是行业主流,但其安全性、循环使用寿命等方面弱于磷酸铁锂,并且十分依赖国内稀缺的自然资源如“钴和镍”。
相对于三元电池的这些“硬伤”,比亚迪的“刀片电池”不但能较好解决,还可以提高空间利用率,其体积能量密度可提升50%,能够较好地满足电动汽车更长的续航里程需求。
这与比亚迪发布会上,总裁王传福总结的“刀片电池”具有高安全、长续航(长寿命)、减少对稀有金属依赖等优势是相符的,有力地解决了三元电池的主要应用痛点。
事实上,传统电动汽车的电池包空间利用率只有40%,而且受汽车设计影响,空间限定性较高。再加上市场消费者对电动汽车的续航里程等性能要求不断提升,迫切需要新的电池技术实现突破。
比亚迪的解决思路是,将电池变成结构件。通过拉长电芯尺寸,让“刀片电池”直接充当电池包中的梁,实现去模组化(可以有模组,也可以无模组),进而提升空间利用率。
结构强度方面,比亚迪一个电池包中约有100个“刀片电池”,组成电池堆,再加上借鉴蜂窝铝板的结构设计优势,上下粘贴两块高强度的铝板,进而保证电池强度更安全。
同时“刀片电池”的结构设计,可以充分利用磷酸铁锂良好的热稳定性、耐高温、产热少、不释氧等优势,让其在新能源汽车中得到更广泛的应用。
业内主流观点认为,比亚迪“刀片电池”是从整车视角出发,主要解决的是电动汽车续航里程不足、电池包成本高、安全性等实际应用问题。
对整个产业而言,尤其是与宁德时代的CTP技术相比,比亚迪“刀片电池”有其独特的安全性和体积能量密度优势,这无疑是电池技术取得的又一次重大突破。
这不但有利于加快推动电动汽车替代燃油车的步伐,同时还能带动与比亚迪“刀片电池”相关的上下游产业链企业发展,实现更多的利益共赢。
诚然,无论是宁德时代的CTP技术,还是比亚迪的“刀片电池”技术,都将是电池技术的一大跨越,不仅为中国取得该领域更多的话语权提供助力,更重要的是对全球电池产业的发展做出了积极的贡献。
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