用起來比看著更香?淺析比亞迪漢EV“刀片”電池技術

這兩天比亞迪漢EV的動力電池成為熱點,除了其迴歸磷酸鐵鋰路線以外,由於它的新電芯造型又薄又長,因此得名“刀片電池”,聽起來就很厲害的樣子!

不過根據工信部申報目錄的信息,全新的第一代刀片電池的系統質量(注意這個詞,很重要)能量密度只有140Wh/kg,相比很多160、甚至180Wh/kg的產品,不僅不夠出彩,甚至還有些落後...那麼它的亮點究竟在哪裡呢?

首先我們來看看刀片電池和目前其他主流電池的區別。

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這是方形鋁殼電芯,目前比亞迪旗下95%以上的產品,以及其他很多主流品牌都在使用。

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這是軟包電芯,與方形電芯的區別是外殼採用了鋁塑膜包裝,體積更小,更薄。

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接下來這個我們看起來非常眼熟的,就是特斯拉在使用的圓柱電芯,有如圖中的18650規格,和更大一些的2170規格。由於單體電芯體積和容量較小,所以每一臺特斯拉上都有數千個這樣的電芯存在。

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最後就是比亞迪的刀片電池了,由於目前還沒有實物圖,先湊合用專利圖看個大概...

通過尺寸數據可以看到,刀片電池的高度和厚度是固定的,高度為118mm,厚度13.5mm。主要是長度部分,刀片電池從435mm到2500mm有多種規格。

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最長可以達到2.5米的長度,這是之前的電芯形式上從未出現過的。

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由於長度足夠,所以電芯內部也可以做些文章。比亞迪在不同規格的刀片電池電芯內,可以通過串聯或並聯連接多個極芯,極芯組之間設置有隔板,將電芯的空間分隔成若干個容納腔,這些容納腔形成類似的蜂巢結構,並且具備密封和注液通道。

刀片電池可以簡化目前主流電池的層層集成結構,不再需要“電芯Cell-模組Module-電池包Pack三級”固定成組方式,可以直接通過電芯組成電池包,即Cell To Pack(CTP)。

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上圖為比亞迪秦Pro EV的動力電池包結構,一個個成組後的方形電芯模組,被一條條線束和液冷管路連接起來,其中還要加入很多結構件和支撐件,電芯到模組的體積集成效率大約為78%。

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相比起來,刀片電池的成組就要簡單的多,減少了模組級的結構件,並極大的簡化電池包上的裝配支撐結構,使得整個電池包結構明顯簡化,電芯到模組的體積集成效率可以達到90%,從而提高了體積能量密度。

因為乘用車的底盤空間有限,不能容納一個體積很大的電池包,越是底盤偏低的轎車/跑車這個要求越突出。因此如果我們要討論集成效率提升的話,體積利用效率是最直接最有效的研究判斷指標,而不是隻執著於常見的質量能量密度Wh/kg。

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傳統的模組為了保證其作為一個獨立的單元具有良好的力學性能,需要側板端板等防護結構,因為多級集成也需要低壓線束、高壓連接等電氣元件。

在使用刀片電芯技術後,這些結構可以得到極大的簡化,更大尺寸的電芯/近似模組的設計使得在電池包等級上的裝配生產複雜度和成本明顯降低,質量和體積上更緊湊,利用率更高。更加一體化的設計理念也可以很好的提高水冷、加熱等元件的集成度。

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雖然磷酸鐵鋰材料的刀片電池在質量能量密度上還達不到三元電池的高水平,但是它可以在一定的容積下,裝入更多的容量的電池,表現在產品的實際續航方面絲毫不比三元電池的主流產品差多少。我們上面提到的比亞迪漢EV,NEDC綜合續航里程最高就有605km,這幾乎是當前國內自主品牌的最高水準了。

有人說多塞電池,那車的整備質量不就上去了嗎?別忘了比亞迪獨有的e平臺技術,通過高壓系統的集成和低壓系統的整合,比亞迪在輕量化方面是有著很大優勢的,反應在比亞迪漢EV上,這臺將近5米的純電動轎車,整備質量也才2020kg,並沒有多麼誇張。

另外別忘了磷酸鐵鋰電池在成本上的優勢,降低的成本可以直接在車輛終端價格上給予消費者最大的實惠。

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至於比亞迪為什麼不乾脆直接使用三元材料的刀片電池,我想除了部分技術原因外,老王對磷酸鐵鋰的情懷可能更多一些吧。


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