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刀片电池 新能源汽车动力新跨越
发表时间:2020-05-22 10:03 浏览次数:714
         最近,国内知名的新能源电池及新能源汽车制造商比亚迪因新推出的一款全新的电池产品而轰动一时。在新冠肺炎疫情稍稍淡去的3月29日,比亚迪公司就召开了线上“刀片电池出鞘·安天下”超级产品推广发布会,正式推出一种新的锂离子动力电池即“刀片电池”。据比亚迪介绍,该型“刀片电池”已经通过了动力电池安全领域最严酷的针刺测试,突出的优势是安全系数高,并且兼具长寿命和长续航等优点。预计今年6月在深圳投产上市的比亚迪首款“汉”系C级新能源汽车,将搭载此型号的“刀片电池”。这一预售告示,让国人对特斯拉满是愤懑的心中又开始充满期待。
        何为“刀片电池”,顾名思义是这一电池的厚度像刀片一样薄。从比亚迪发出的图片看,该电池外观其实就是长不过0.8米,高不过0.2米的长方形薄片电池。它是通过增大电芯长度,以阵列的形式插入到电池包里面,从而改进电池性能,由于其单体外形比较扁平,故称为“刀片电池”。与过去新能源汽车常用的系列锂电动力电池如厚重的方型、圆柱柱体型及软包装电池相比,在形状上确实有一定的区别。不过笔者认为,“刀片电池”也就是方砖型电池的另外一种存在形态,若让笔者来命名这一电池的名字,称之为“薄型电池”或许更为恰当。据比亚迪透露,该型电池的材质仍是新能源汽车电池行业熟悉的磷酸铁锂,在比亚迪发布前,内部曾将其称为“超级磷酸铁锂电池”。
        众所周知,纯电动汽车的动力来源依靠的是动力电池系统的能量。其电池系统容量越大,续航里程就越长。按照锂电能量存储的比率,新能源汽车要达到较高的储能,电池系统的体积和重量肯定越大越好,充放电的电流也相对较大。因此,这样的前提之下,要求新能源汽车的设计师们对整车设计,要在考虑车辆的安全及线束连接线、接插件配置等精细化、轻量化等条件的同时,尽量拿出最大的空间来为动力电池做预留。反过来,若是车辆设计预留的空间一定而想让电池储能更多,需要做的肯定是在动力电池的材质和密度上想办法。
        现如今在国内的动力电池领域,已经逐步形成了以磷酸铁锂电池为动力的比亚迪和以三元锂电池为主导的特斯拉两大新能源汽车流派,几乎占据了整个新能源汽车市场。磷酸铁锂相对于三元锂电池而言,最大的优点是价格便宜、循环寿命长、安全和充电速度快,而缺点是能量密度低、功率密度低。相反,三元锂电池的优点是能量密度较高,低温性能好,能够满足新能源汽车的长续航,但是其化学性质不够稳定,特殊情况下容易自燃,安全性不高。前一时期,国家的新能源汽车补贴政策重点是向高能量密度电池方向倾斜,尽管三元锂电池存在安全问题,但其能量的高密度,致使在新能源汽车领域的推广一度超过磷酸铁锂电池,成为市场的宠儿,而此时以磷酸铁锂为主的比亚迪新能源汽车困难重重,这也就成为比亚迪开始在“刀片电池”领域进行创新的动力。
        对于电动车产业来说,长续航、快充、长寿命、低成本、高安全性等指标,一直是新能源汽车的核心指标。从比亚迪透出的信息分析,由于使用磷酸铁锂材质的比亚迪“刀片电池”在成组时简化了模组结构,较好地解决了空间利用率问题,致使比亚迪的“刀片电池”与传统的模组电池包相比,体积利用率提升了50%以上。据国家知识产权局的数据显示,同体积下比亚迪“刀片电池”的能量密度已经从原来的251Wh/L提升到了332Wh/L,致使原来的磷酸铁锂电池的能量密度劣势瞬间转换为优势;电池包内组件的减少、重量的减轻,电池的生产成本更是惊人地降低了20%~30%;从试验结果看,比亚迪“汉”纯电综合工况下续航里程达到605公里,百公里加速仅需3.9秒。专家认为,正是由于“刀片电池”结构的长条减薄,给电池带来的直观优势就是散热快,有效改善电流流向所带来热量的聚集,也使针刺或挤压时有效短路面积及短路能量降低所造成的能量热量聚集,从而不易热失控。
        据透露,“刀片电池”技术保护方面,比亚迪已经申报并拥有了300多项核心专利。既有专利技术优势,还有成本优势,这确实让众多的新能源动力电池和汽车生产厂家对比亚迪的实力羡慕不已。更火爆的信息是,今年2月18日新冠肺炎正紧的时候,网络上一则特斯拉正在与宁德时代探讨采用磷酸铁锂作为国产Model 3的新闻刷爆了朋友圈。特斯拉与比亚迪相比,两者的电池材质不同、路径也不同,为何今天屈尊与本土比亚迪商讨使用磷酸铁锂做自己汽车的动力?很重要的因素就是成本的压力,据推算,目前新能源汽车的综合成本中电池系统的总成价格已经占到了整车成本的40%左右。面对国家对新能源补贴的退坡,如何消化掉占整车近一半的电池成本压力,这也是特斯拉所期待的。在三元锂电池材质价格居高不下的情况下,特斯拉转向磷酸铁锂也不为奇,也就意味着全球以磷酸铁锂为主导的新能源乘用车重新走到了舞台中央。
        据悉,在此波澜不惊却“硝烟弥漫”的锂动市场上,比亚迪推出的“刀片电池”,不少专家认为意义重大,是在新能源动力电池的技术创新上抢先了一步,是国内新能源汽车发展创新的里程碑,重新定义新能源汽车的安全标准并不为过。有观点指出,外行看热闹,内行看门道,“刀片电池”看似简单,其实里面包含着相当高的工艺创新技术。这对能量密度增强难度大、成本下降更不易的动力电池领域来说,这已经是一个很大的创新了。还有观点指出,“刀片电池”不仅是外观形状的改变,更是一种集成创新,如同苹果手机和特斯拉新能源汽车一样,都是集成创新的典范。
        不过,对比亚迪推出的“刀片电池”,也有一些业内人士有不一样的声音。有不少专家或者同行企业对比亚迪的做法不以为然,认为软包装电池其实比比亚迪推出的“刀片电池”更薄,“刀片电池”借鉴了软包的结构形式且磷酸铁锂电池的能量密度瓶颈依然没有得到实质性改变,因此来说,“刀片电池”不算是材料上的真正突破,创新算不上,仅能算是电池技术上的一项革新;也有人认为,“刀片电池”申报300多项核心专利有点过于夸张,因为无论使用的是铁锂电池还是三元锂电池,核心专利都在欧美国家,这个电池有300多项核心专利,恐怕是有点过于夸大了;还有人说话更直接,认为只要有电压、有能量,短路问题就会释放。因此,根据目前锂动电池的材质、工作原理及技术水准,无论哪种结构形式的电池都不可能完全解决短路和自燃问题,只是“刀片电池”的配置结构相对更合理,有降低自燃的概率罢了。另外,“刀片电池”过大的电池表面积如何解决电池鼓胀问题、司机的驾驶习惯及夏冬不同季节对电池续航的影响问题、汽车空调能耗降低产生的里程缩水问题等,比亚迪都没有给出精准的答案。
            来源: 中国有色网    编辑: 黄左
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