2020年伊始,歷經十餘年發展的新能源汽車行業迎來兩個“重磅訊息”。一個是比亞迪在今年1月初亮出刀片電池,它的電芯單體使用的是全新一代磷酸鐵鋰電池,這在新能源汽車產業內引起廣泛關注。
另一個是,有訊息指出中國產特斯拉Model 3將採用磷酸鐵鋰電池。兩家全球新能源汽車車企不約而同地把目光從三元鋰電池轉向日漸式微的磷酸鐵鋰電池,或將使得動力電池行業發生新變革,兩者之間的競爭開始變得撲朔迷離。
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與三元鋰電池的競爭 磷酸鐵鋰電池要逆襲?
在新能源汽車興起之時,動力電池的發展路線主要為磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池兩種技術路線。其中,磷酸鐵鋰電池不僅具有成本低且產業鏈也比較成熟,還非常安全、壽命長等諸多優勢,因此不少車企會磷酸鐵鋰電池。不過,磷酸鐵鋰電池也有不足之處,就是它的能量密度不高,同時振實密度低(體積密度),這讓能量密度和振實密度更高的三元鋰電池有了很大的機會。
為了緩解消費者對新能源汽車的里程焦慮,車企開始不斷推出續航里程更高的產品。由於磷酸鐵鋰電池能量密度和振實密度較低,大部分車企開始選擇三元鋰電池作為旗下產品的動力電池。一位業內人士預測,磷酸鐵鋰電池在2020年的裝機量佔比將會首次降到30%以下。
就在磷酸鐵鋰電池快要撐不住的時候,在動力電池領域和新能源汽車行業深耕多年的比亞迪釋出了刀片電池。那麼,刀片電池究竟是何方神聖呢?其實,刀片電池的本質依然是磷酸鐵鋰電池,但是比亞迪將電芯進行扁長化設計,從而進一步提高電池包整合的效率。因為電池的單體樣子非常像刀片,所以取名叫刀片電池。
值得一提的是,刀片電池還把動力電池包裝(電池單體-電池模組-電池 Pack(電池組))中的把電池單體封裝成電池模組的過程省略,可以直接把電池單體封裝成電池組,這意味著刀片電池的單體可以根據不同產品的需求做成不同的尺寸。
由於刀片電池的單體可以一片一片疊起來,且電池單體的外殼採用的都是鋁殼或者鋼殼,這讓電池組的結構強度非常高,不容易發生形變,甚至可以做結構件使用,減少了電池組的橫樑和縱梁的使用。比亞迪的刀片電池技術還得到了汽車動力系統專家、中國科學院院士歐陽明高的高度認可,他在2020年中國電動汽車百人會上表示:“比亞迪將磷酸鐵鋰電池結構,縮減至單體電池和電池PACK,是2019年做的最棒的事。”
比亞迪董事長兼Quattroporte王傳福
另外,比亞迪董事長兼Quattroporte王傳福在2020年中國電動汽車百人會論壇上表示:“比亞迪開發的刀片電池是新一代磷酸鐵鋰電池,將於今年首次量產。刀片電池在體積比能量密度上比傳統的磷酸鐵鋰電池提升了50%,具有高安全、長壽命等特點,整車壽命可達百萬公里以上。”
說到這裡,或許不少人和筆者一樣心中有疑問:刀片電池的本質還是磷酸鐵鋰電池,續航里程能和三元鋰電池比麼?一位業內人士筆者的困惑,他告訴筆者:“得益於刀片電池的振實密度已經提升到50%,其續航里程幾乎可以比肩三元鋰電池。”
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比亞迪重新定義動力電池安全新標準
在消費者選擇購買一輛新能源汽車時,除了對動力、綜合續航里程有要求外,對其安全性也有非常高的要求,甚至把它放在第一位。《新能源汽車國家監管平臺大資料安全監管成果報告》顯示,2019年5-7月,新能源汽車國家監管平臺共發現79起安全事故,涉及車輛96輛。
另外據不完全統計,去年1-8月,國內至少已發生20起新能源汽車起火事件,大部分都與動力電池有一定的關聯,且這些起火車輛絕大多數的動力電池採用的是三元鋰電池。當然筆者在這裡不是說三元鋰電池就不安全,而是車企在採用三元鋰電池作為動力電池時,應該做好相關防護措施。
王傳福在2020年中國電動汽車百人會論壇上提出了這樣的建議:“在中國,商用車有一套行之有效的安全標準。如果沒有這套標準,公交電動化滲透到90%的時候,安全問題應該會頻發。但實際上,公交方面的安全事故可控性很高,起火事故非常少,產品很少受到質疑。因此,我們建議乘用車參照商用車,建立一套更高的安全標準。特別是在新能源汽車發展初期,涉及安全的動力電池,需要做得更謹慎一些。”對此,筆者深表認同,不要為了盲目地追求產品的綜合續航里程而忽略了一輛汽車最基本的安全性。
在安全性方面,磷酸鐵鋰電池與三元鋰電池相比有著不小的優勢。磷酸鐵鋰電極材料是目前最安全的鋰離子電池正極材料,且其迴圈壽命非常高。三元鋰電池雖然能量密度較高,但是由於三元鋰材料會在200℃左右發生分解,而磷酸鐵鋰材料分解需要達到800℃左右。此外,三元鋰電材料發生化學反應時會非常劇烈,並釋放氧分子,在高溫作用下電解液迅速燃燒。簡而言之,就是三元鋰電材料比磷酸鐵鋰材料更容易產生燃燒。如果廠商在防護不到位的情況下,三元鋰電池的潛在安全隱患就會暴露出來。
此次比亞迪帶來的刀片電池技術不僅擁有非常高的安全性,同時比亞迪在電芯、電池模組、電池包以及電池系統四個層面都有防護措施。另外,在每一個層面又分為“可靠連結、過充、內外短路、熱安全”等七項措施,這樣就形成了4X7的電池安全防護體系。
需要指出的是,比亞迪推出的刀片電池搭載的是全新一代磷酸鐵鋰電池,相比傳統的磷酸鐵鋰電池的體積密度提高了五成,這使得刀片電池不僅非常安全,同時搭載它的新能源汽車在續航里程方面幾乎是相差無幾。
寫在最後
之所以比亞迪能推出刀片電池,筆者認為主要得益在三元鋰電池大行其道時,比亞迪始終堅持磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池兩條腿走路,不斷髮掘這兩種電池的潛能。作為磷酸鐵鋰電池技術領域的領頭羊,憑藉豐富的經驗、技術積累以及創新精神等開闢出的刀片電池,它讓比亞迪再一次成為新能源汽車產業變革中的引領者。此時此刻,比亞迪已經亮出了寶“刀”,誰又能與其爭鋒呢?
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