清研科普 | 同为磷酸铁锂,刀片电池特殊在哪?
和很多朋友一样,小编很早就知道锂电池分为三元锂、磷酸铁锂两种。比亚迪发布刀片电池之初,小编着实也兴奋了一阵,以为这是第三种电池。后来才知道,原来刀片电池也属于磷酸铁锂电池的一种啊!
同为磷酸铁锂电池,刀片电池究竟特殊在哪?仅仅是名字好听吗?带着这个疑问,小编咨询了研究院电池专家,专家微微一笑,耐心地解答了这一问题。
刀片电池的特殊之外在于提升了电池包的能量密度,特别是体积能量密度。从而在一定程度上弥补了磷酸铁锂电池的劣势,把它从很难用于乘用车的状态推进到了可用,甚至是好用。
从不能用到能用,这是巨大的进步。
对于乘用车来说,体积能量密度(单位体积的电量)甚至比质量能量密度(单位质量的电量)更加重要,这是因为:
乘用车整车布置难度大
相比于货车、客车这种商用车,乘用车的空间可以说是寸土寸金。电池包几乎占了从前轴到后轴之间的大部分空间,提高电池包的体积能量密度,就意味着降低了整车布置难度。大家可以发现,造车新势力近几年的车型都是SUV,在一定程度上规避了整车布置问题。
省出的空间有利于消费者
汽车是一个综合产品,消费者不会只盯着百公里电耗这一个指标来购车,还要看设计、价格、空间。提高体积能量密度,省出的空间无论是放头(车顶空间高)、放脚、还是放行李(后备箱空间大),都会成为车型卖点。
据比亚迪公布的数据,一些传统电池包空间利用率大概40%,搭载刀片电池的电池包空间利润率能达到60%。在正极材料不变的情况下,刀片电池的“体积比系统能量密度”比方壳电芯有模组电池包的“体积比系统能量密度”提升了50%。
以前搭载磷酸铁锂电池的电动汽车,大部分很难突破400公里续航;而比亚迪首款搭载刀片电池的比亚迪“汉EV”,综合续航里程可达605公里。
刀片电池是如何大幅度提高体积能量密度的呢?可以概括为三点:
长条化大电芯本身的提升
做大电芯会提升密度,是行业共识,比亚迪刀片电池将电芯拉长带来了电芯本身的提升,最长可达2500mm。
成组效率的提升
刀片电池如此长,这就意味着在乘用车的宽度方向最多只需要放置1个。一方面,通过调整刀片电池的长度规格,车体宽度方向的空间可以充分利用,避免“边角料”空间的浪费;另一方面,跨越了模组阶段(Module),直接从电芯(Cell)集成为电池包(Pack),也就是传说中的CTP(Cell To Pack),省去了大量的成组元件。
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标准化到无模组化布置的演进史 [1]
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宁德时代与比亚迪各自无模组技术的细节展示 [1]
卷绕工艺变成叠片工艺
目前电芯一般采用卷绕工艺,技术成熟,成线低。而刀片电池已经升级为叠片工艺,这体现了比亚迪在制造工艺方面的优势。这也在预期之内,比亚迪不仅会造电池,还会造设备,因此可以在设备进化上领先一步。
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卷绕电芯存在弯折区域 [2]
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卷绕工艺与叠片工艺性能对比 [2]
参考资料:
1. https://zhuanlan.zhihu.com/p/107262911
2. 五矿证券. 动力电池深度:从芯出发,回归技术本源、聚焦发展主线
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