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“刀片电池”问世 比亚迪之“刃”刺向何方

2020年04月15日 00:02:02
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前几日,比亚迪旗下中大型轿车——汉EV正式在比亚迪汽车深圳工厂下线。

值得留意的信息是,首批下线的比亚迪 汉EV搭载刚刚量产的“刀片电池”和即将发布的“DiPilot”智能驾驶辅助系统。据信,年内上市的比亚迪 汉EV将会提供三种NEDC续航版本供消费者选择,分别为506km、550km以及605km。

显然,这是比亚迪今年内最重磅的产品,不论是造型设计,还是“刀片电池”和“DiPilot”的加持,汉 都算得上是“全副武装”了。当然,市场也对 汉翘首以盼,希望这款产品能与特斯拉Model3一较高下。

而作为汉的核心竞争力之一,“刀片电池”是一个不得不说明、不得不说透的的内容。

1994年,比亚迪白手起家,即从充电电池做起,到2008年,比亚迪一跃成为全球最大的充电电池制造商,并赢得“电池大王”的美誉。

这期间,2003年,比亚迪正式进入汽车行业。2006年,搭载磷酸铁锂电池的F3e纯电动轿车研发成功,2008年全球第一款量产插电式混合动力车F3DM上市,一个小插曲是,著名的投资人巴菲特大笔买进了比亚迪的股票。

至此,比亚迪从一家电池制造商转型为新能源汽车制造商,踏上了引领和推动新能源变革的新征程。

目前,比亚迪已在全球累计销售超过75万辆新能源汽车,电动车的足迹遍布欧美日韩等,50多个国家和地区。比亚迪集团董事长、总裁王传福先生说,这一切都源于我们的初心——“用技术创新满足人们对美好生活的向往。”

比亚迪其后的发展并非一帆风顺。在动力电池领域,比亚迪集中力量攻关磷酸铁锂电池的能效提升,却忽略了另外一条动力电池的上升主线——三元锂电池。相比之下,三元锂电池的能量密度更优,可以更好地解决续航里程这个“痛点”,宁德时代异军突起。

到后来,动力电池形成了两大发展路径,一是三元锂电池,二是磷酸铁锂电池。前者以高续航能力独占新能源乘用车市场,后者则以稳定性、安全性独享乘用车以外的一切。

这是一个泾渭分明的市场,宁德时代以后起之秀的身份笑傲乘用车的“江湖”,而此前占尽优势的比亚迪、国轩渐渐落于下风。

比亚迪并非没有三元锂电池的技术,但在应用市场,比亚迪一直有一个担心——那就是电池安全的问题。对于新能源车而言,其安全性实际上就是动力电池的安全性。去年,集中爆发了多个品牌的EV车型“自燃”的事故,据不完全统计,大约有50%的事故原因指向三元锂电池是“罪魁祸首”。

“三元锂电池不够安全,”当公众普遍形成这一认知后,影响的是整个新能源汽车行业的发展。在多起“自燃”事故后的2019年下半年,新能源汽车的销量一直处于负增长态势(其中也有补贴退坡的因素影响)。这个时候,“信心“比黄金更重要,但三元锂电池显然无法挽回更多的信任。

三元锂电池的劣势恰恰是磷酸铁锂电池的优势,安全性更高,这也是众多商用车(客车)选择它的原因。而乘用车企业依然热衷于三元锂电池,原因很简单,续航能力高。

比亚迪也在其乘用车上应用了三元锂电池,这或许是对市场选择的“妥协”,但比亚迪没有随波逐流, “我们一直在坚持(磷酸铁锂电池的研发),”王传福说。

可以确切的说,在”刀片电池“问世之前,业内对于磷酸铁锂电池”再度回归”的期望并不高,原因就在于其能量密度的提升已经达到了极限,况且,三元锂电池的能量密度远远高于磷酸铁锂电池,如何选择很明显。照此下去,磷酸铁锂电池似乎没有什么未来可言了。

既然没有更好的方法提升磷酸铁锂电池的能量密度,能不能再换一个方向试试?

比亚迪瞄向了”体积比能量密度”这个方向——高体积密度可以在较小的空间布置大容量的电池。在这个设想下,比亚迪改变了磷酸铁锂电池的形态——新的“刀片电池”采用了扁平化电芯设计,并完全无模组化,从而让同体积的电池包空间利用率得到了大幅提升。

“刀片电池”的创新就在于,刀片电池可以既是能量体又是结构件,因其长电芯设结构与壳体及保护结构形成刚度较强的结构体,使得电池包不易发生变形,更减少了不必要的空间浪费。实际上,这一方案成绩斐然,与原有电池包相比,新的电池包可使空间利用率达到60%以上(块状电池空间利用率仅为40%),与传统电池包对比提升了50%。

可以说,比亚迪的“另辟蹊径”带来的“体积比能量密度”,给磷酸铁锂电池的市场应用吹来了一股“回归”的春风——“刀片电池”的体积能量密度与811三元锂电池基本接近,续航能力上已经没什么差别。从这一点上说,“刀片电池”的创新是成功的。

有了这样的“核心动力”,对于那些一心追求续航的消费者来说,汉得到来就是一个福音。但只是为了增加续航里程的话,比亚迪大可不必这样费心费力,其手里的三元锂电池技术也是处于动力电池行业的前列,随随便便匹配一下,达到600公里也是“so easy”。

因此,动力电池的发展还是要回归本源——“安全性”。

对见多了电动汽车自燃事故的消费者来说,安全始终比续航更重要。

在发布“刀片电池”的同时,比亚迪也播出了一段“针刺测试”的视频,以便让公众直观的了解动力电池的安全性。

我们来了解一下什么是“针刺测试”。“针刺测试”是行业内公认的对电池电芯安全性最为严苛的检测手段。这一测试要求用钢针将动力电池电芯刺穿,造成电芯内部的大面积短路,以此来检测动力电池是否会出现“热失控”现象。也因其严苛,业内也把这个试验称之为动力电池测试的“珠穆朗玛峰”。

那么,三元锂电池在针刺测试中会发什么?

比亚迪播放的视频中,有这样一组画面,在同样的测试条件下,三元锂电池在针刺瞬间出现剧烈的温度变化,表面温度迅速超过500℃,并发生极端的热失控现象——用我们熟知的词语形容就是,剧烈燃烧,且非常迅速。或许,在现实中车主遇到此类事故,恐怕逃生的机会是非常渺茫的。

对比测试中,传统块状磷酸铁锂电池在被穿刺后无明火,但有烟,且表面温度达到了200℃~400℃。而刀片电池”在穿透后无明火,无烟,电池表面的温度仅有30-60℃左右。

而为了更形象,在测试电池上放了一片蛋液,结果是,三元锂电池上的蛋液飞了,没错,就是被爆燃炸飞了!而磷酸铁锂电池上的蛋液被烤焦了,那么,刀片电池上的蛋液呢?依然呈液体状。

清华大学教授欧阳明高对”刀片电池”的表现赞不绝口,他说,“刀片电池在这次针刺实验中表现是非常优异的。”随后,他指出刀片电池这次测试成功的“秘密所在”——“刀片电池是长条型电池,散热面积比较大,当针刺时,短路回路比较长,产热能力相对下降,温升速率就会比较小。”

针对三元锂电池的糟糕表现,王传福说,“三元锂电池根本过不了这个测试。”仅仅因为三元锂电池有更好的能量密度,“所以,这个测试环节被取消了。”不过,他认为,“针刺测试”刺破的是行业底线。没有人可以确保极端状况的出现,猛烈撞击很有可能会刺穿电池,然后引发爆燃,“我们要做的,就是让车主有逃生的机会,哪怕是几分钟都行。”

业内心知肚明的事情,却仍然乐此不疲的追逐三元锂电池。那就是前文所述的高续航能力。在最近几年,新能源车企间形成了一股暗战:以续航里程论英雄。在这股暗流的涌动下,续航里程达到600公里、650公里,甚至更高,而随着续航增加,产品的定位也随之水涨船高,似乎续航里程就决定着产品的定位。

王传福对此深恶痛绝。他说,“在新能源乘用车领域里面,许多企业陷入对续驶里程的攀比之中,这种攀比的压力,会转嫁到动力电池身上,让行业对动力电池的能量密度,产生非理性的追求。”

他极为痛心的是,对电池能量密度不切实际的追求,彻底带偏了动力电池行业的发展路线,并且让新能源乘用车的安全口碑付出了极其惨重的代价。

业内人士认为,“畸形消费观”的形成来自于车企和消费者的相互影响,但也有车企的“诱导”成分。“关键在于,追求续航能力的同时却闭口不提安全性这个话题,这是非正常状态的新能源发展观。”

扭转“畸形消费观”,这正是王传福想要做的,他就是要用“刀片电池”彻底终结新能源的“安全痛点”,并重新定义新能源汽车的安全标准。

毫无疑问,”刀片电池”完美解决了三元锂电池在高续航能力和安全性上的”矛盾”,同时,”刀片电池“还具有更高长的寿命——能充放电3000次以上,行驶120万公里,和更低的成本。

所以,当这些优势集中在了一起的时候,刀片电池就像一把锋利的刀刃划破了动力电池间的“泾渭分明”的隔膜——三元锂搭建起来的壁垒被击碎,两种动力电池的较量也将重新开始。

随着”刀片电池”的问世,比亚迪也获得了更高的关注度。此前提出的“开放与共享”的战略也随之升温,“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。”比亚迪副总裁何龙说。

开放共享并不是随“刀片电池“而来,其实,在2018年,比亚迪在发布e平台时,就宣布将e平台的核心技术和产品向全球开放共享。谁都没有料到的是,手中握有混动技术和氢燃料电池技术的丰田会找上门,2019年7月,双方签署了合作协议,今年3月,双方的合资公司正式成立,其中的一个核心点就是,基于比亚迪e平台的关键技术,共同开发电动车。

此外,我们还注意到,比亚迪还在去年底至今年初接连成立了五家弗迪系子公司,弗迪系包括了弗迪电池、弗迪动力、弗迪科技、弗迪视觉和弗迪模具等五家子公司,是一个完整的汽车零部件配套体系。其中,”刀片电池”就来自于弗迪电池。

外界认为,弗迪系不仅仅是比亚迪垂直整合的必然选择,也是开放共享的必然选择。“未来还会有更多的车企,参与到我们的开放共享中来,”王传福说。

如今,比亚迪利刃在手,却仍要“不忘初心,不断进化,实现突破自我”,有着这样的创新能力,和开放共享的新格局,比亚迪未来的路会越走越宽、越走越快。

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