“刀片电池”真能“斩金断玉”?一文看懂BYD的现在与未来

“刀片电池”真能“斩金断玉”?一文看懂BYD的现在与未来

从一月份百人会的首次曝光,到3月29日的正式亮相,毫无疑问,刀片电池的每一次出现都自带热点。王传福更是用“刀片电池 出鞘 安天下”的话术,将比亚迪打破电池市场格局的决心展露无疑。

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不过这把“刀”真的锋利吗?“长板突出、短板显著”的磷酸铁锂电池,有望依靠刀片电池技术重新夺回电动乘用车市场吗?

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“刀片电池”真能“斩金断玉”?一文看懂BYD的现在与未来

01 比亚迪电芯的发展历程

其实回顾一下,消费类电池起家,发展到汽车企业的比亚迪,一直都是磷酸铁锂电池的忠实拥护者,前两年还一直宣传其“铁电池”。

但是正如我们上期提到的原因,在2016-2019年的这个窗口期中,如果由于市场需求和技术发展的双重影响,如果不采用三元电池,根本无法参与市场竞争。所以其2019年销售的主力车型,均采用三元电池。

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但是,按照刀片电池发布会上所说的,比亚迪下一步会往磷酸铁锂方向走。虽然目前是三元和磷酸铁锂两条产品线并行走,但从安全性、成本来看,比亚迪认为磷酸铁锂刀片才是优选路线。下降的能量密度,则通过电芯结构特性、提高成组率来补偿。这也是刀片电池出现的起因

02 为什么要做刀片电池?

之前,主流车用动力电池的发展思路是,从电芯组成模组,再把模组组成电池包。而CTP,cell to pack,是从电芯直接到电池包的技术路线。它基于方壳电芯的特性,利用其刚度,结合整包的结构来对电池系统进行简化。

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电芯到模组,从模组到电池包,都会有转换效率。就像得房率一样。传统电池包的体积成组率大概在40-50%,质量成组率在65-75%,都存有很大提升空间

但大家肯定会奇怪,既然会产生重量和空间的损失,那以前模组存在的意义是什么?为什么要有中间商“赚差价呢?

因为模组有分组的功能,在制造、维修方面发挥重要作用。模组规格标准化之后,就可以兼容不同的供应商,将整体制造过程标准化。在维修方面,坏了一个电芯只需要对一个模组,而不是整包进行更换。

但是,随着电池技术进步,因电芯质量问题造成维修的需求变少了。而电动汽车续驶里程的增长,对于成组率要求却越来越高。所以CTP技术出现了。

CTP,最早在CATL与北汽合作项目上出现,而比亚迪最近的当红热点——

刀片电池,也是沿用此思路,只是特殊点在于,使用了磷酸铁锂的电芯,并且非常极限地将电芯做成了又薄又长的刀片状。


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由于电池的结构变化,使得托盘的设计也彻底做了变化。取消了电池壳体结构梁,而使用刀片电池的每个电芯壳体充当电池的梁,把电池系统的结构强度建立在电芯的结构之上。

并且借鉴蜂窝铝板结构原理,上下两面,黏贴两个高强度板,形成蜂窝铝板。把储能件和结构支撑件相互结合在了一块儿。


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刀片电池通过结构创新,在成组时跳过“模组”,提高体积利用率,同样的空间内装入了更多电芯。

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但刀片电池的出现并不突然,这可以算是比亚迪对电池第三代改进

第一代电池,用在比亚迪王朝系列:是基于原有车型设计的,以秦EV为例,模组采用复合的模组,有几种不同的形状,为的就是尽可能塞更多块电池。而且这个时候电芯容量也提高了,以NCM523和NCM622的电池为代表,电芯的容量从100Ah升级到135Ah。

第二代电池,用在e网车型:采用e平台系统,这个时候开始,比亚迪就已经把设计思路,从上述的第一代,转为了扁平化、单层模组方向。而且,重点是一套电池系统可以覆盖多个车型,做到和和驱动系统一样的模块化,电芯容量依旧是135Ah。

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而第三代电池系统,用在汉EV车型:就是这一代电池,卖点是平整化和安全性。目前发布的而这款电池,尺寸为2.4米*1.2米,高度方向上面可以做到110mm左右。

但是,刀片电池真的一刀切把所有问题都解决了吗?

03 是否今后所有电池都要CTP?

在应用范围方面,我们可以看到,汉EV的电池能量密度为140Wh/kg,但也仅仅是140。相比现在523电芯的160 Wh/kg还是相差很多。如果523电芯应用了相关先进的成组技术后,能量密度会直逼180甚至200 Wh/kg。

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而且想把这款电池直接用在其他车型上是很难的。如果用在尺寸小一点的车上面,电池布置空间可能不够,这时候就必须要叠二层来增加一部分电量。这样高度上的优势就被完全抵消掉了。

从产业链适配性方面,比亚迪如果想让这个电芯参与国际竞争,与CATL同台竞技,恐怕要符合不同车企的平台化需求,需要做更多的修改,在长度方向上面做调整。从专利来看,比亚迪有长度从600mm-2000mm不同规格的刀片电池,但这样就很难实现电芯的通用化

换句话说,比亚迪这次发布会,更像把电芯作为一个产品,而车型是为了匹配电池诞生的。

另外,刀片在技术方面,最大的痛点就是碰撞问题。几乎所有车企之前的碰撞设计,都是通过车身和电池系统的结构组合,让碰撞不能挤压到电芯,尽可能保证碰撞之后电芯完整。

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而对于刀片电池,正如我们刚刚所说,电芯的结构是直接承接力的。如果发生侧碰或者其他的碰撞,单个破损以后,串联的很难维修。

而且,如果按照这样的设计思路,很难把同样的方案用到三元上。因为这样的整体结构设计,电池在极端条件下会发生破损,这就必须以“电芯是安全”的作为前提。

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如果说现在很多自主品牌追求的811电芯,是在化学体系上的激进尝试。那刀片的做法就是在化学体系保守的同时,在结构上做激进尝试,荣威600kmER6也在电池包上采用了此技术。

但若要论两种方法,谁是未来方向,我认为一定还有更终极的方案出现。CTP是一个新的解题思路,但刀片电池并不一定是最终的“正确答案”,未来还值得期待。

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