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掀开外壳看一看,刀片电池有哪些优缺点?

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文/秦明

技术更新迭代,产品优胜参数图片)劣汰,新能源汽车站在了时代的前沿与燃油车竞争未来的主角,电动车想要超过燃油车,续航成为关键,电池则是续航的直接影响因素,市面上电动车型电池无非就是磷酸铁锂电池和三元锂电池,这两种电池各有优劣,在市场上的较量也是此消彼长,有来有回。


现在磷酸铁锂电池靠着刀片电池占据上风,许多车厂又将目光转向磷酸铁锂电池,比亚迪也凭借刀片电池成为纯电市场的香饽饽,那什么是刀片电池,竟有如此大的作用颠覆企业地位和行业方向,我们就来掀开刀片电池的“外壳”,一探究竟。

构造解析

刀片电池许多人以为是一种全新的电池技术,其本质上还是磷酸铁锂电池,只不过将传统的圆柱形状的单体电池,改成了又长薄形似刀片的单体电池,所以取作刀片电池。


相比传统单体圆柱形电池,堆积产生过多的电池间空隙,扁平的刀片电池则可以充分利用电池组件内空间,带来的好处显而易见,可以放置更多的单个刀片电池,从而单位体积电池能量密度增加。


刀片电池是一种磷酸铁锂电池的结构创新,采用宁德CTP无模组方案,由于电芯结构的变化,电池包的设计也改变了,取消传统电池的壳体结构,由刀片电池来充当电池的梁,也充当电芯。再采用蜂窝铝板的设计,上下两面粘贴两个高强度铝板,刀片电池排列其中。这样一来就跳过了传统的模组环节,提高了空间利用率,在同样空间中能够装下更多的电芯。


电芯采用叠片结构+陶瓷涂层技术,这样一来就省去了大部分的电芯壳体和零部件占据的空间,打个比方,磷酸铁锂电池就相当于由多个电池拼凑而成的电池包,刀片电池则是由电芯直接组成一块电池。

体积小,质量轻,续航长

刀片电池的优势来源于创新的构造,刀片电池体积小,重量轻,可为车辆带来更好的空间表现,同时减轻自身阻力,降低电耗,续航里程也会得到进一步提升。

刀片电池的体积利用率更高,能容纳更多的电芯,体积能量密度提升,续航里程也随之得到很大提升,已经达到了与三元锂电池同等能量水平,比亚迪纯电车型续航纯电里程已经来到了605km,足以证明刀片电池的高续航能力。


电池故障后更加安全

在带来电池能量提升的同时,保留了磷酸铁锂电池的耐高温的优势,具有很高的安全性。

比亚迪通过将刀片电池与三元锂电池和磷酸铁锂电池进行针刺实验对比,实验过程就是用直径为5-8mm的耐高温钢针,垂直贯穿满电状态的电池,然后观察电池的各项指标。三元锂电池在针刺瞬间,电池包内部发生剧烈燃烧,温度攀升到500℃,伴有明火和冒烟现象,磷酸铁锂电池在针刺瞬间发生冒烟现象,达到200-400℃,而刀片电池针刺实验,并没有发生剧烈反应,温度也仅为30℃-60℃。


针刺实验的目的是为了让电池内部产生短路,再观察电池的热安全性。不过我认为针刺实验并不能全面说明刀片电池的安全性,确实在热失控这方面并没有太大反应,不用担心会发生三元锂电池的自燃现象,但并不能证明刀片电池的发生热失控的几率小,电池一旦热失控对新能源车型来说,照样得把你扔在半路上。

电池安全是否应该从发生问题的本质上着手,而不是发生问题后的处理上进行解决,虽然事态的严重程度不同,但依旧还是发生了事故。

低温状态下表现并无太大提升

刀片电池毕竟是属于磷酸铁锂电池,自然会继承磷酸铁锂电池的一些缺点,都知道磷酸铁锂电池低温状态下,性能表现大大缩减,在-20℃时,磷酸铁锂电池仅有80%,虽然比亚迪在刀片电池上采用了热管理系统,能让电池内部温度控制在一个最佳的工作温度,但也只是一定程度上缓解了低温对电池造成的影响,并不会有质的飞跃,这对北方用户实在不太友好,且冬天电池衰减也和磷酸铁锂电池相同,使用寿命在冬天反而并不如三元锂电池。


电池维修等于换新

并且由于刀片电池也是一种 CTP 方案,它的电池组内部是由一个个电芯组成的,这些电芯并非直接放置在电池组中的,而是被各种连接件安装、并通过特殊胶水固定的。这种用来固定电芯的胶水可以牢牢地将电芯固定在电池组中,同时起到一定的导热、阻燃和缓冲效果,但反之,电芯被粘在一起之后就很难再拆开。

意味着后期某个电芯坏了或者受到碰撞很难维修,唯一可行性的维修方法就是通过超低温来破坏胶水的强度,再从电池组内将损坏的刀片电芯取出,不过该维修技术实现还是难度很大、环境要求高、成本高,暂时还难以大规模地应用。

只能尽量通过提高电芯一致性、降低单个电芯的故障概率来减少电池组的维修需求,或者直接更换整个电池包,而传统的模组化电池组,就可以通过更换单个模组来维修,这样一来刀片电池维修的成本会非常高。


写在最后:

刀片电池有优有劣,并非网络上传那么神乎其神,同样具有着磷酸铁锂先天劣势,不过整体来说,既有三元锂的长续航也有磷酸铁锂的安全耐高温,优点大于缺点,比亚迪纯电车型能在市场上受到青睐也有刀片电池不少功劳。

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