比亚迪的插电混动乘用车将放弃原来优势的磷酸铁锂而换成三元锂电池，为什么要这么做？

磷酸铁锂电池

优点：磷酸铁锂电池至少具有以下五大优点：更高的安全性、更长的使用寿命、不含任何重金属和稀有金属（原材料成本低）、支持快速充电、工作温度范围广。

缺点：磷酸铁锂存在一些性能上的缺陷，如振实密度与压实密度很低，导致锂离子电池的能量密度较低；材料的制备成本与电池的制造成本较高，电池成品率低，一致性差。

妈蛋，请告诉我，成本究竟是高还是低，优点说成本低，缺点又说成本高，你这是在打你脸吗。

“硬刚”三元锂电池！比亚迪“刀片电池”究竟倒逼了谁？

汽车日报 张屹鹏

[ 行业] “将倒逼整个新能源汽车行业作出改变！”

面对标题中的问题，不久前刚刚当选《财富》(中文版)年度中国商人的比亚迪集团董事长兼总裁王传福，给出了十分霸气的答案。

比亚迪集团董事长兼总裁王传福

3月29日，比亚迪宣布推出“刀片电池”。在过去一段时间里引发行业大肆关注后，这个比亚迪引以为傲的电池技术终于有了正式“名分”。

“垂直整合是被逼出来的”、“将倒逼整个新能源汽车行业做出改变”、“把‘自燃’这个词从新能源汽车的字典里彻底抹掉。”发布会上，让人眼花缭乱的特效抢到了镜头，却抢不过王传福口中一条条“金句”的风头。

“刀片电池”，这到底是什么？

简单而言可以用一句话来描述：“刀片电池”的很多电芯，既是能量体又是结构件，电池包内的空间利用率显著提升，在采用磷酸铁锂正极材料后，更高的产品稳定性和更低的故障率随之而来。

若精简为三个关键词，即“梁”、“蜂窝铝板”、“磷酸铁锂”。

首先，“刀片电池”之所以可以诞生，功劳簿里得写上“空间利用率概念”。众所周知，传统电池包是先将多个电芯组成模组，然后将多个模组结合在一起，便成了电池包。

这样的做法像把双刃剑，为了加强内部强度，传统电池包内包含有大量结构件，模组的重量高达几百公斤，电芯在电池包内部实际的空间占用率只有40%左右，专家们只能通过各种方法压缩模组的体积和重量，以增加系统能量密度，从而提升车辆续航里程。

比亚迪的研发人员非常清楚，结构件的作用是起到必要的固定和支撑作用，但如果不“去掉”模组和梁，改善空间利用率将变得非常困难。

于是，“刀片电池”内的电芯被固定在了梁上，从而摇身一变增加了一重结构件的身份。经过重新设计的电芯由于形状类似刀片，扁而长，所以将其取名为“刀片电池”。

省去了大量结构件后，相较传统的有模组电池包，“刀片电池”的体积利用率提升了50%以上，体积能量密度得到增加，续航里程达到了高能量三元锂电池的同等水平。

对于电芯的新身份，比亚迪集团副总裁兼弗迪电池董事长何龙举了一个生动的例子，如果用两手握住一个刀片的两端，沿着较大的面进行弯折会很容易，但若换个角度立起来，弯折就变得非常困难。“一般传统的电池有4-5根梁，‘刀片电池’有100根电池/梁，由他们组成的电池堆强度会非常强。”

同时，“刀片电池”还借鉴了蜂窝铝板的原理，在电池堆的上下两面贴上了两片高强度板，结构强度得到了进一步提升。

但是要说明的是，相对于宁德时代的CTP无模组方案，比亚迪“刀片电池”的电芯经过了重新的设计，而宁德时代CTP则是在原有电芯规格不变的基础上进行创新。

除此之外还有一点很关键，即磷酸铁锂。

“刀片电池”的正极材料采用了磷酸铁锂，由于不含非常稀有的钴元素，磷酸铁锂电池的成本较三元锂电池更低，安全性也更高。但是一直以来，由于缺少活性更强的元素，磷酸铁锂电池的能量密度是一大短板，这也让其与三元锂电池的竞争中逐渐处于落后地位。

王传福对此没有进行掩饰，他坦言，“这两种路线之争，比亚迪一直坚持做的磷酸铁锂电池被三元锂电池抛在了身后，但我们从未放弃对磷酸铁锂电池的再研发，”作为比亚迪的掌门人，他多么希望能够完成对三元锂电池的逆袭。

由于空间利用率大幅提升，能量密度便有了保证，这让比亚迪可以安心的让磷酸铁锂正极材料完成回归。在何龙看来，磷酸铁锂电池具有放热启动温度高、放热慢（温升慢）、产热少、分解不释放氧气等特点。

凭何敢喊出“改变整个行业”？

不久前，一条关于“刀片电池”通过针刺穿透测试的视频出现在网络上。随着纯电动车起火事件频出，针刺穿透测试变成了一项非常必要的测试方式，且被行业内公认为对电池电芯安全性最为严苛的检测手段。这项测试的原理是，用一根3到8毫米的钢针将动力电池电芯刺穿，造成电芯内部的大面积短路。

很多三元锂电池在该测试下，会出现剧烈的温度变化，表面温度甚至会迅速超过500摄氏度，并发生极端的热失控。根据比亚迪的测试，即使是传统块状磷酸铁锂电池在被穿刺后，虽然无明火，但也会冒烟，表面温度会达到200~400摄氏度。

但是，比亚迪“刀片电池”在穿透后却无明火，无烟，电池表面的温度仅有30-60摄氏度左右，电池表面的鸡蛋无变化，仍处于可流动的液体状态。对此中国科学院院士欧阳明高分析称，“刀片电池的设计使得它在短路时产热少、散热快。”

另外，“刀片电池”还进行了挤压测试，从挤压到到断裂，“刀片电池”出现了冒烟但并未起火爆炸。而在炉温测试中，“刀片电池”被加热到390摄氏度未起火。在过充测试中三级保护全部失效的情况下，过充260%未出现起火爆炸。

所以，比亚迪的自信来源显而易见：安全。

有数据统计，如今新能源汽车起火案例中，约有58%的起火原因是因为电池起火。这样的大背景下，“刀片电池”给了比亚迪倒逼整个行业的机会。据王传福先生透露，“刀片电池”将率先在比亚迪汉上搭载应用，其他车型暂无规划。据悉，比亚迪汉将于今年三季度上市。

拔出的剑是“刀片电池”，拔剑的方式是开放。

3月16日，比亚迪宣布成立弗迪公司，分别是弗迪电池有限公司、弗迪视觉有限公司、弗迪科技有限公司、弗迪动力有限公司、弗迪模具有限公司。比亚迪希望，借此进一步加快新能源汽车核心零部件的对外销售。

“刀片电池”是弗迪电池成立后的第一款重量级产品，独立后其将拥有更多的自主权，无疑也会更有助于加快全球电动化的普及。“几乎你能想到的所有汽车品牌，都在和我们探讨基于‘刀片电池’技术的合作方案，相信大家很快就能看到、听到刀片电池更多精彩的消息。”何龙说道。

写在最后：

如果放在几年前，“刀片电池”的出现也许不会引发业内如此大的反响。时至今日，很多新能源车企在不约而同的“攀比”续航里程，这也导致了安全性被悄然移到了次要位置，行业的技术发展方向出现了偏离，“‘刀片电池’体现了比亚迪彻底终结新能源汽车安全痛点的决心，更有能力将引领全球动力电池技术路线重回正道。”王传福此言能否得到验证，接下来的开放程度、效果将是关键，但不可否认的是，无模组电池已成为动力电池新的重要发展趋势，磷酸铁锂正极材料也会随之逐步回归市场。

比亚迪刀片电池解析 三元电池变得不香了？

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要说最近比较火的新能源车，还没上市的比亚迪汉绝对算一个。今天我们要聊的呢，是比亚迪汉首创的刀片电池技术，这绝对是它最大的亮点之一了。

为了刀片电池，3月29日比亚迪专门召开了名为“刀片电池出鞘·安天下”的线上发布会，王传福更是亲自坐镇，可见其重视程度。据官方称，这是一款凝结了比亚迪在动力电池领域近二十年研发和应用经验，集成比亚迪从电池原材料制取到动力电池包制造全产业链优势的明星产品。

发布会的内容很紧凑，但核心是发布了三种不同动力电池的针刺试验结果。实验用三根钢针对三种充满电的动力电池进行穿刺实验，结果是三元锂电池瞬间剧烈燃烧，表面温度超过500℃；传统的块状磷酸铁锂电池在经过短暂的反应时间后，也产生了浓烟，虽没产生明火，但表面温度也升高至200℃-400℃；而比亚迪最新研发的刀片电池，几乎没有任何反应，表面温度测试后在30℃-60℃。

这个实验告诉我们，刀片电池的核心竞争力是什么？安全。刀片电池只是通过它的形状取得名字，它的本质依旧是磷酸铁锂电池，相比于三元锂电池，磷酸铁锂材电池的热失控发生在800摄氏度左右，三元电池的热失控温度在200摄氏度。刀片电池呢，使得原本就在安全性上就比三元锂电池更出色的磷酸铁锂电池，通过结构的改变，增加了散热面积，短路之后回路更长，不易聚集热量，让安全性又进一步提升。但磷酸铁锂也相应有短板，就是能量密度低。所以一般磷酸铁锂都用在不缺空间的商用车上，比如纯电大巴。这里插一句题外话，比亚迪纯电大巴和特种作业车辆远销世界各地，至今一直保持了0电池事故。这也侧面说明了磷酸铁锂材料电池的稳定性。

（NCM为三元电池 LFP为磷酸铁锂电池）

磷酸铁锂电池更安全，在新能源领域可以说人尽皆知。但我们看上图，为外媒的电池装配量预测图，三元电池（该图示为镍钴锰三元电池）的装配量和增长量都要碾压磷酸铁锂电池。究其原因，还是因为它的短板：能量密度低。现在大家都更关注续航里程，所以三元电池成为了市场的主流。

比亚迪怎么解决能量密度低的问题？

问题来了，比亚迪汉的NEDC工况续航里程可是超过了600km，说好的能量密度低呢？这一点不像能量密度低的样子啊？这要说到刀片电池的另一个优势了：高度集成化。

刀片电池

之前的纯电动车，大多都是电芯组成模组，模组再集成为电池包。比亚迪将电芯直接组成电池包（Cell to Pack），没有了模组，进一步增加集成化。此外，由于刀片电池形状的特殊性和材料的稳定性，密集排布的刀片电池可以充当简单的结构件，进一步提升空间利用率。得益于这两项技术，刀片电池的空间利用率由原来传统电池的40%提升到60%。简单来说，就是能量密度不够，我们通过塞入更多电池来凑。

为什么不做一整块大电池？那不就更省空间了？

我们可以看到，三元锂电池的单体都做的比较小，这也是因为热失控特性比较明显的原因。

相较三元锂电池，磷酸铁锂电池由于几乎无热失控的特性（热失控温度超过800度），电池材料特性也相对安全，所以能做大尺寸的电芯。但这里的大是相对的，电芯不可能做的毫无顾忌的大。主要有三个原因：

1、由于电流叠加原理，锂电池极耳附近是电流叠加的汇集点，这会使大单体电池级板的各处电流密度不均匀，进而局部温度过高。

2、电池在工作中，中心位置的温度是很高的，电池体积越大，由内到外的温度梯度就越大，内外温差越大，因此根据热力学第二定律，外部电池温度相同的情况下，大容量电池的内部中心温度会很高。

3、电池内的化学物质反应发生变化会导致体积变化，电池体积越大，极板变形就越厉害，引起电流的不均匀变化。

未来是三元还是磷酸铁锂的天下？

NCM能量密度的不断提高，材料的热稳定性会越来越差

就目前来看，人们追求高续航的脚步短时间内不会停歇，这也就意味着三元锂电池在很长时间内，或许仍然是众多新能源车型的首选。而且就近年来的趋势可以看出，高镍三元材料由于在比能量上有更大的优势，成为了更多厂商追逐的对象。从333、532，到622，再到811（镍、钴、锰三者的比例），三元材料高镍进程“根本停不下来”。但随着NCM能量密度的不断提高，材料的热稳定性会越来越差，从上面的图例就可以看出。在我们追逐高比能量的同时，安全性也不容忽视。据专家介绍，三元高镍材料的安全性或许可以通过材料改性、表面包覆和调整电解液等方式来解决。我们也期待三元电池领域能有刀片电池这种创新型电池的出现。

总结：人们对续航里程的追求是永无止境的，也正是因为这一刚性需求，安全性没那么牢靠（只是相对磷酸铁锂而言）的三元锂电池，成为了毫无争议的主流。但刀片电池的出现，似乎刷新了人们的认知。一个兼顾续航里程和安全性的电池，让现阶段的香饽饽三元锂电池黯然失色。当然了，我们很乐于看到电池行业能有这般创新的想法，同时也期待真正革命的到来。比如无钴电池和固态电池，或许在不远的未来等着我们呢。

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要说最近比较火的新能源车，还没上市的比亚迪汉绝对算一个。第一电动也第一时间做了比亚迪汉的静态解析，传送门>>>比亚迪汉静态解析。想了解第一电动针对比亚迪汉的调查研究，可以点此进入链接>>>一电调查之比亚迪汉。今天我们要聊的呢，是比亚迪汉首创的刀片电池技术，这绝对是它最大的亮点之一了。

为了刀片电池，3月29日比亚迪专门召开了名为“刀片电池出鞘·安天下”的线上发布会，王传福更是亲自坐镇，可见其重视程度。据官方称，这是一款凝结了比亚迪在动力电池领域近二十年研发和应用经验，集成比亚迪从电池原材料制取到动力电池包制造全产业链优势的明星产品。

发布会的内容很紧凑，但核心是发布了三种不同动力电池的针刺试验结果。实验用三根钢针对三种充满电的动力电池进行穿刺实验，结果是三元锂电池瞬间剧烈燃烧，表面温度超过500℃；传统的块状磷酸铁锂电池在经过短暂的反应时间后，也产生了浓烟，虽没产生明火，但表面温度也升高至200℃-400℃；而比亚迪最新研发的刀片电池，几乎没有任何反应，表面温度测试后在30℃-60℃。

这个实验告诉我们，刀片电池的核心竞争力是什么？安全。刀片电池只是通过它的形状取得名字，它的本质依旧是磷酸铁锂电池，相比于三元锂电池，磷酸铁锂材电池的热失控发生在800摄氏度左右，三元电池的热失控温度在200摄氏度。刀片电池呢，使得原本就在安全性上就比三元锂电池更出色的磷酸铁锂电池，通过结构的改变，增加了散热面积，短路之后回路更长，不易聚集热量，让安全性又进一步提升。但磷酸铁锂也相应有短板，就是能量密度低。所以一般磷酸铁锂都用在不缺空间的商用车上，比如纯电大巴。这里插一句题外话，比亚迪纯电大巴和特种作业车辆远销世界各地，至今一直保持了0电池事故。这也侧面说明了磷酸铁锂材料电池的稳定性。

（NCM为三元电池 LFP为磷酸铁锂电池）

磷酸铁锂电池更安全，在新能源领域可以说人尽皆知。但我们看上图，为外媒的电池装配量预测图，三元电池（该图示为镍钴锰三元电池）的装配量和增长量都要碾压磷酸铁锂电池。究其原因，还是因为它的短板：能量密度低。现在大家都更关注续航里程，所以三元电池成为了市场的主流。

比亚迪怎么解决能量密度低的问题？

问题来了，比亚迪汉的NEDC工况续航里程可是超过了600km，说好的能量密度低呢？这一点不像能量密度低的样子啊？这要说到刀片电池的另一个优势了：高度集成化。

刀片电池

之前的纯电动车，大多都是电芯组成模组，模组再集成为电池包。比亚迪将电芯直接组成电池包（Cell to Pack），没有了模组，进一步增加集成化。此外，由于刀片电池形状的特殊性和材料的稳定性，密集排布的刀片电池可以充当简单的结构件，进一步提升空间利用率。得益于这两项技术，刀片电池的空间利用率由原来传统电池的40%提升到60%。简单来说，就是能量密度不够，我们通过塞入更多电池来凑。

为什么不做一整块大电池？那不就更省空间了？

我们可以看到，三元锂电池的单体都做的比较小，这也是因为热失控特性比较明显的原因。

相较三元锂电池，磷酸铁锂电池由于几乎无热失控的特性（热失控温度超过800度），电池材料特性也相对安全，所以能做大尺寸的电芯。但这里的大是相对的，电芯不可能做的毫无顾忌的大。主要有三个原因：

1、由于电流叠加原理，锂电池极耳附近是电流叠加的汇集点，这会使大单体电池级板的各处电流密度不均匀，进而局部温度过高。

2、电池在工作中，中心位置的温度是很高的，电池体积越大，由内到外的温度梯度就越大，内外温差越大，因此根据热力学第二定律，外部电池温度相同的情况下，大容量电池的内部中心温度会很高。

3、电池内的化学物质反应发生变化会导致体积变化，电池体积越大，极板变形就越厉害，引起电流的不均匀变化。

未来是三元还是磷酸铁锂的天下？

NCM能量密度的不断提高，材料的热稳定性会越来越差

就目前来看，人们追求高续航的脚步短时间内不会停歇，这也就意味着三元锂电池在很长时间内，或许仍然是众多新能源车型的首选。而且就近年来的趋势可以看出，高镍三元材料由于在比能量上有更大的优势，成为了更多厂商追逐的对象。从333、532，到622，再到811（镍、钴、锰三者的比例），三元材料高镍进程“根本停不下来”。但随着NCM能量密度的不断提高，材料的热稳定性会越来越差，从上面的图例就可以看出。在我们追逐高比能量的同时，安全性也不容忽视。据专家介绍，三元高镍材料的安全性或许可以通过材料改性、表面包覆和调整电解液等方式来解决。我们也期待三元电池领域能有刀片电池这种创新型电池的出现。

总结：人们对续航里程的追求是永无止境的，也正是因为这一刚性需求，安全性没那么牢靠（只是相对磷酸铁锂而言）的三元锂电池，成为了毫无争议的主流。但刀片电池的出现，似乎刷新了人们的认知。一个兼顾续航里程和安全性的电池，让现阶段的香饽饽三元锂电池黯然失色。当然了，我们很乐于看到电池行业能有这般创新的想法，同时也期待真正革命的到来。比如无钴电池和固态电池，或许在不远的未来等着我们呢。

写在最后：现在网上也有不少言论，对比亚迪刀片电池能否实现续航里程的大幅提升存在质疑，后续第一电动也会对汉进行实际的续航测试，如果您在北京，有兴趣见证测试，可以加我们同事的微信：jutta0602。

来源：第一电动网

作者：王峥

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