用起来比看着更香?浅析比亚迪汉EV“刀片”电池技术

EV世纪 2020/2/18 13:53:11 盖世大V说

这两天比亚迪汉EV的动力电池成为热点,除了其回归磷酸铁锂路线以外,由于它的新电芯造型又薄又长,因此得名“刀片电池”,听起来就很厉害的样子!

不过根据工信部申报目录的信息,全新的第一代刀片电池的系统质量(注意这个词,很重要)能量密度只有140Wh/kg,相比很多160、甚至180Wh/kg的产品,不仅不够出彩,甚至还有些落后...那么它的亮点究竟在哪里呢?

首先我们来看看刀片电池和目前其他主流电池的区别。

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这是方形铝壳电芯,目前比亚迪旗下95%以上的产品,以及其他很多主流品牌都在使用。

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这是软包电芯,与方形电芯的区别是外壳采用了铝塑膜包装,体积更小,更薄。

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接下来这个我们看起来非常眼熟的,就是特斯拉在使用的圆柱电芯,有如图中的18650规格,和更大一些的2170规格。由于单体电芯体积和容量较小,所以每一台特斯拉上都有数千个这样的电芯存在。

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最后就是比亚迪的刀片电池了,由于目前还没有实物图,先凑合用专利图看个大概...

通过尺寸数据可以看到,刀片电池的高度和厚度是固定的,高度为118mm,厚度13.5mm。主要是长度部分,刀片电池从435mm到2500mm有多种规格。

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最长可以达到2.5米的长度,这是之前的电芯形式上从未出现过的。

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由于长度足够,所以电芯内部也可以做些文章。比亚迪在不同规格的刀片电池电芯内,可以通过串联或并联连接多个极芯,极芯组之间设置有隔板,将电芯的空间分隔成若干个容纳腔,这些容纳腔形成类似的蜂巢结构,并且具备密封和注液通道。

刀片电池可以简化目前主流电池的层层集成结构,不再需要“电芯Cell-模组Module-电池包Pack三级”固定成组方式,可以直接通过电芯组成电池包,即Cell To Pack(CTP)。

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上图为比亚迪秦Pro EV的动力电池包结构,一个个成组后的方形电芯模组,被一条条线束和液冷管路连接起来,其中还要加入很多结构件和支撑件,电芯到模组的体积集成效率大约为78%。

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相比起来,刀片电池的成组就要简单的多,减少了模组级的结构件,并极大的简化电池包上的装配支撑结构,使得整个电池包结构明显简化,电芯到模组的体积集成效率可以达到90%,从而提高了体积能量密度。

因为乘用车的底盘空间有限,不能容纳一个体积很大的电池包,越是底盘偏低的轿车/跑车这个要求越突出。因此如果我们要讨论集成效率提升的话,体积利用效率是最直接最有效的研究判断指标,而不是只执着于常见的质量能量密度Wh/kg。

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传统的模组为了保证其作为一个独立的单元具有良好的力学性能,需要侧板端板等防护结构,因为多级集成也需要低压线束、高压连接等电气元件。

在使用刀片电芯技术后,这些结构可以得到极大的简化,更大尺寸的电芯/近似模组的设计使得在电池包等级上的装配生产复杂度和成本明显降低,质量和体积上更紧凑,利用率更高。更加一体化的设计理念也可以很好的提高水冷、加热等元件的集成度。

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虽然磷酸铁锂材料的刀片电池在质量能量密度上还达不到三元电池的高水平,但是它可以在一定的容积下,装入更多的容量的电池,表现在产品的实际续航方面丝毫不比三元电池的主流产品差多少。我们上面提到的比亚迪汉EV,NEDC综合续航里程最高就有605km,这几乎是当前国内自主品牌的最高水准了。

有人说多塞电池,那车的整备质量不就上去了吗?别忘了比亚迪独有的e平台技术,通过高压系统的集成和低压系统的整合,比亚迪在轻量化方面是有着很大优势的,反应在比亚迪汉EV上,这台将近5米的纯电动轿车,整备质量也才2020kg,并没有多么夸张。

另外别忘了磷酸铁锂电池在成本上的优势,降低的成本可以直接在车辆终端价格上给予消费者最大的实惠。

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至于比亚迪为什么不干脆直接使用三元材料的刀片电池,我想除了部分技术原因外,老王对磷酸铁锂的情怀可能更多一些吧。

来源:盖世汽车大V说 作者:EV世纪 *本文由盖世汽车大V说专栏作者撰写,他们为本文的真实性和中立性负责,观点仅代表个人,不代表盖世汽车。本文版权归原创作者和盖世汽车所有,禁止转载,违规转载法律必究。

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