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掀開外殼看一看,刀片電池有哪些優缺點?

文/秦明

技術更新疊代,産品優勝劣汰,新能源汽車站在了時代的前沿與燃油車競争未來的主角,電動車想要超過燃油車,續航成為關鍵,電池則是續航的直接影響因素,市面上電動車型電池無非就是磷酸鐵锂電池和三元锂電池,這兩種電池各有優劣,在市場上的較量也是此消彼長,有來有回。

掀開外殼看一看,刀片電池有哪些優缺點?

現在磷酸鐵锂電池靠着刀片電池占據上風,許多車廠又将目光轉向磷酸鐵锂電池,比亞迪也憑借刀片電池成為純電市場的香饽饽,那什麼是刀片電池,竟有如此大的作用颠覆企業地位和行業方向,我們就來掀開刀片電池的“外殼”,一探究竟。

構造解析

刀片電池許多人以為是一種全新的電池技術,其本質上還是磷酸鐵锂電池,隻不過将傳統的圓柱形狀的單體電池,改成了又長薄形似刀片的單體電池,是以取作刀片電池。

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相比傳統單體圓柱形電池,堆積産生過多的電池間空隙,扁平的刀片電池則可以充分利用電池元件内空間,帶來的好處顯而易見,可以放置更多的單個刀片電池,進而機關體積電池能量密度增加。

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刀片電池是一種磷酸鐵锂電池的結構創新,采用甯德CTP無模組方案,由于電芯結構的變化,電池包的設計也改變了,取消傳統電池的殼體結構,由刀片電池來充當電池的梁,也充當電芯。再采用蜂窩鋁闆的設計,上下兩面粘貼兩個高強度鋁闆,刀片電池排列其中。這樣一來就跳過了傳統的模組環節,提高了空間使用率,在同樣空間中能夠裝下更多的電芯。

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電芯采用疊片結構+陶瓷塗層技術,這樣一來就省去了大部分的電芯殼體和零部件占據的空間,打個比方,磷酸鐵锂電池就相當于由多個電池拼湊而成的電池包,刀片電池則是由電芯直接組成一塊電池。

體積小,品質輕,續航長

刀片電池的優勢來源于創新的構造,刀片電池體積小,重量輕,可為車輛帶來更好的空間表現,同時減輕自身阻力,降低電耗,續航裡程也會得到進一步提升。

刀片電池的體積使用率更高,能容納更多的電芯,體積能量密度提升,續航裡程也随之得到很大提升,已經達到了與三元锂電池同等能量水準,比亞迪純電車型續航純電裡程已經來到了605km,足以證明刀片電池的高續航能力。

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電池故障後更加安全

在帶來電池能量提升的同時,保留了磷酸鐵锂電池的耐高溫的優勢,具有很高的安全性。

比亞迪通過将刀片電池與三元锂電池和磷酸鐵锂電池進行針刺實驗對比,實驗過程就是用直徑為5-8mm的耐高溫鋼針,垂直貫穿滿電狀态的電池,然後觀察電池的各項名額。三元锂電池在針刺瞬間,電池包内部發生劇烈燃燒,溫度攀升到500℃,伴有明火和冒煙現象,磷酸鐵锂電池在針刺瞬間發生冒煙現象,達到200-400℃,而刀片電池針刺實驗,并沒有發生劇烈反應,溫度也僅為30℃-60℃。

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針刺實驗的目的是為了讓電池内部産生短路,再觀察電池的熱安全性。不過我認為針刺實驗并不能全面說明刀片電池的安全性,确實在熱失控這方面并沒有太大反應,不用擔心會發生三元锂電池的自燃現象,但并不能證明刀片電池的發生熱失控的幾率小,電池一旦熱失控對新能源車型來說,照樣得把你扔在半路上。

電池安全是否應該從發生問題的本質上着手,而不是發生問題後的處理上進行解決,雖然事态的嚴重程度不同,但依舊還是發生了事故。

低溫狀态下表現并無太大提升

刀片電池畢竟是屬于磷酸鐵锂電池,自然會繼承磷酸鐵锂電池的一些缺點,都知道磷酸鐵锂電池低溫狀态下,性能表現大大縮減,在-20℃時,磷酸鐵锂電池僅有80%,雖然比亞迪在刀片電池上采用了熱管理系統,能讓電池内部溫度控制在一個最佳的工作溫度,但也隻是一定程度上緩解了低溫對電池造成的影響,并不會有質的飛躍,這對北方使用者實在不太友好,且冬天電池衰減也和磷酸鐵锂電池相同,使用壽命在冬天反而并不如三元锂電池。

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電池維修等于換新

并且由于刀片電池也是一種 CTP 方案,它的電池組内部是由一個個電芯組成的,這些電芯并非直接放置在電池組中的,而是被各種連接配接件安裝、并通過特殊膠水固定的。這種用來固定電芯的膠水可以牢牢地将電芯固定在電池組中,同時起到一定的導熱、阻燃和緩沖效果,但反之,電芯被粘在一起之後就很難再拆開。

意味着後期某個電芯壞了或者受到碰撞很難維修,唯一可行性的維修方法就是通過超低溫來破壞膠水的強度,再從電池組内将損壞的刀片電芯取出,不過該維修技術實作還是難度很大、環境要求高、成本高,暫時還難以大規模地應用。

隻能盡量通過提高電芯一緻性、降低單個電芯的故障機率來減少電池組的維修需求,或者直接更換整個電池包,而傳統的模組化電池組,就可以通過更換單個模組來維修,這樣一來刀片電池維修的成本會非常高。

掀開外殼看一看,刀片電池有哪些優缺點?

寫在最後:

刀片電池有優有劣,并非網絡上傳那麼神乎其神,同樣具有着磷酸鐵锂先天劣勢,不過整體來說,既有三元锂的長續航也有磷酸鐵锂的安全耐高溫,優點大于缺點,比亞迪純電車型能在市場上受到青睐也有刀片電池不少功勞。

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