一分钟看懂“刀片电池”

刀片电池优点究竟在哪里？“长板突出、短板显著”的磷酸铁锂电池，有望依赖刀片电池技术重新夺回电动乘用车市场吗？

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比亚迪电芯的发展历程

其实回顾一下，消费类电池起家，发展到汽车公司的比亚迪，一直都是磷酸铁锂电池的忠实拥护者，前两年还一直宣传其“铁电池”。

但是正如我们上期提到的原由，在2016-2019年的这个窗口期中，由于市场需求和技术发展的双重影响，倘若不采用三元电池，根本无法参与市场竞争。所以其2019年销售的主力车型，均采用三元电池。

但是，按照刀片电池公布会上所说的，比亚迪下一步会往磷酸铁锂方向走。虽然目前是三元和磷酸铁锂两条产品线并行走，但从安全性、成本来看，比亚迪认为磷酸铁锂刀片才是优选路线。下降的能量密度，则通过电芯结构特性、提高成组率来补偿。这也是刀片电池出现的起因。

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为甚么要做刀片电池？

之前，主流车用动力锂电池的发展思路是，从电芯组成模组，再把模组组成电池组。而CTP，celltopack，是从电芯笔直到电池组的技术路线。它基于方壳电芯的特性，利用其刚度，结合整包的结构来对电池系统进行简化。

电芯到模组，从模组到电池组，都会有转换效率。就像得房率相同。传统电池组的体积成组率大概在40-50%，质量成组率在65-75%，都存有很大提升空间。

但大家肯定会奇怪，既然会出现重量和空间的损失，那往日模组存在的意义有哪些？为甚么要有中间商“赚差价呢？

因为模组有分组的功能，在制造、维修方面发挥紧要用途。模组规格标准化之后，就可以兼容不同的供应商，将整体制造过程标准化。在维修方面，坏了一个电芯只要对一个模组，而不是整包进行更换。

但是，随着电池技术进步，因电芯质量问题造成维修的需求变少了。而电动车续驶里程的上升，有关成组率要求却越来越高。所以CTP技术出现了。

CTP，最早在CATL与北汽合作项目上出现，而比亚迪最近的当红热点——刀片电池，也是沿用此思路，只是特殊点在于，使用了磷酸铁锂的电芯，并且非常极限地将电芯做成了又薄又长的刀片状。

由于电池的结构变化，使得托盘设计也彻底改变了。取消了电池壳体结构梁，而使用刀片电池的每个电芯壳体充当电池的梁，把电池系统的结构强度建立在电芯的结构之上。

并且借鉴蜂窝铝板结构原理，上下两面，黏贴两个高强度板，形成蜂窝铝板。把储能件和结构支撑件相互结合在了一块儿。

刀片电池通过结构创新，在成组时跳过“模组”，提高体积利用率，同样的空间内装入了更多电芯。

但刀片电池的出现并不猛然，这可以算是比亚迪对电池第三代改进：

第一代电池，用在比亚迪王朝系列：是基于原有车型设计的，以秦EV为例，模组采用复合的模组，有几种不同的形状，为的就是尽可能塞更多块电池。而且这个时候电芯容量也提高了，以NCM523和NCM622的电池为代表，电芯的容量从100Ah升级到135Ah。

第二代电池，用在e网车型：采用e平台系统，这个时候开始，比亚迪就已经把设计思路，从上述的第一代，转为了扁平化、单层模组方向。而且，重点是一套电池系统可以倾覆多个车型，做到和驱动系统相同的模块化，电芯容量依旧是135Ah。

而第三代电池系统，用在汉EV车型：就是这一代电池，卖点是平整化和安全性。目前公布的而这款电池，尺寸为2.4米*1.2米，高度方向上面可以做到110mm左右。

但是，刀片电池真的一刀切把所有问题都处理了吗？

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是不是今后所有电池都要CTP？

在使用范围方面，我们可以看到，汉EV的电池能量密度为140Wh/kg，但也仅仅是140。相比今朝523电芯的160Wh/kg还是相差很多。倘若523电芯使用了相关先进的成组技术后，能量密度会直逼180甚至200Wh/kg。

而且想把这款电池笔直用在其他车型上是很难的。倘若用在尺寸小一点的车上面，电池布置空间可能不够，这时候就非得要叠二层来新增一部分电量。这样高度上的优点就被完全抵消掉了。

从产业链适配性方面，比亚迪倘若想让这个电芯参与国际竞争，与CATL同台竞技，恐怕要符合不同车企的平台化需求，要做更多的修改，在长度方向上面做调整。从专利来看，比亚迪有长度从600mm-2000mm不同规格的刀片电池，但这样就很难实现电芯的通用化。

换句话说，比亚迪这次公布会，更像把电芯作为一个产品，而车型是为了匹配电池诞生的。

另外，刀片在技术方面，最大的痛点就是碰撞问题。几乎所有车企之前的碰撞设计，都是通过车身和电池系统的结构组合，让碰撞不能挤压到电芯，尽可能保证碰撞之后电芯完整。

而有关刀片电池，正如我们刚刚所说，电芯的结构是笔直承接力的。倘若发生侧碰或者其他的碰撞，单个破损以后，串联的电芯很难维修。

而且，倘若按照这样的设计思路，把同样的办法用到三元上，可能会很难。因为这样的整体结构设计，电池在极端条件下会发生破损，三元电芯可能无法承受这个后果。所以这么做就非得以“电芯是安全”的作为前提。

倘若说今朝很多自主品牌追求的811电芯，是在化学体系上的激进尝试。那刀片的做法就是在化学体系保守的同时，在结构上做激进尝试。

但若要论两种办法，谁是市场前景，我认为一定还有更终极的办法出现。CTP是一个新的解题思路，但刀片电池并不一定是最终的“正确答案”，将来还值得期望。

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