新能源汽车锂电池的技术演进_新能源汽车锂电池革命

1.比亚迪祭出最强黑科技，电池突破的另辟蹊径

2.为什么用锂做电池，而不是钠或者铍其它类的金属

3.特斯拉抛弃三元锂电池 比亚迪“刀片”逆转新能源车

动力电池"两极"争霸，比亚迪"刀片电池"横空出世

长久以来，三元锂电池和磷酸铁锂电池都是新能源汽车动力电池的"两极"，它们二者之间的竞争时刻在进行。起初，磷酸铁锂电池因安全性较高受到众多车企青睐，很快便在市场中站稳了脚跟。奈何它的能量密度相比三元锂电池有所不足，在各个车企对于长续航近乎疯狂的追求下，三元锂电池逐渐占据上风。

虽然三元锂电池在一定程度上缓解了消费者的里程焦虑，可它存在"致命"缺陷：安全性低。近年来，部分车企为了拿高补贴（续航里程越长补贴越高），一味追求新能源车的长续航，它们甚至忽视安全来强增三元锂电池的能量密度，以此延长它的续航里程。这导致了三元锂电池的安全性再次降低，引发了2019年新能源汽车一系列的着火。

新能源汽车安全事故频发，引起了消费者的密切关注。据不完全统计，2019年消费者对新能源汽车"着火"的关注是2018年的14倍。毫无疑问，新能源汽车的安全性成为了消费者最关心的问题之一。如果动力电池安全性得不到解决，新能源汽车销量下滑是必然；更重要的是新能源产业也将受到影响。

动力电池有没有一个完美的解决方案？

比亚迪用实力和行动证明：有！

于是，比亚迪"刀片电池"横空出世。

比亚迪刀片电池：磷酸铁锂电池和三元锂电池无法解决的事我来解决

正如上文所述，磷酸铁锂电池和三元锂电池分别面临续航里程短和安全性低的技术性难题，而这也困扰着很多电池企业和车企主机厂。比亚迪作为新能源汽车领导者，有着多年的技术积累和强大的创新能力，它基于领先全球的电池技术，革命性地推出了"刀片电池"，将引领全球动力电池安全新高度。

比亚迪刀片电池引领全球动力电池安全新高度，究竟有何秘诀？

比亚迪跳出"惯性思维"，它没有用传统动力电池惯用的"模组"设计，而是将电芯做成"刀片"型状后再将"刀片"层层叠加一起"打包"。刀片电池在强度提高的背后内部结构也随之减少，因此体积也提升了50%，续航里程也就更远了。

更重要的是，刀片电池体积提升后，比亚迪可以"名正言顺"的使用热稳定性更好的磷酸铁锂做电芯。为了更保险，比亚迪用行业唯一的全方位高温"陶瓷电池"技术，它在电池内部的高风险位置全面使用耐用高温和具有优异绝缘性的高温陶瓷涂层，以此提升刀片电池安全。

刀片电池的体积利用率提升后，它的体积能量密度与三元锂离电池接近，高体积密度可以在较小的空间布置大容量的电池，单次充电可满足600公里续航需求。至于使用寿命方面，刀片电池可充放电3000次以上，行驶120万公里。

据官方介绍，刀片电池将率先搭载在今年6月份上市的比亚迪汉EV上，至于其它车型暂未有搭载。汉EV作为比亚迪旗舰轿车，它的NEDC续航里程达到了605KM。至此，消费者关注的续航和安全问题得以同时解决，刀片电池将正式登上新能源汽车动力电池历史舞台。

"针刺实验"让刀片电池一举成名，从此新能源汽车安全无忧

车企和电池制造企业为了验证动力电池的安全性通常会对其进行300项的测试，可绝大多数动力电池都被困在"针刺实验"这一关（目前还没有一款三元锂电池能通过）。正所谓"法不责众"，国家只能暂时把针刺试实验作为一种非强制性标准。

比亚迪一直秉持安全为本的电池发展理念，它深知安全对动力电池的稳定性，因此比亚迪从未停止对"针刺实验"这座"珠峰"的攀登。比亚迪此举更是站在新能源汽车产业和消费者角度做的全盘考虑。

实践是检验真理的唯一标准，刀片电池在技术上无可挑剔，数据也近乎完美，可一切都得靠实际行动说话。更何况比亚迪总裁王传福还特意强调："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，把'自燃'这个词从新能源汽车的字典里彻底抹掉。"

用"干瘪"的文字表述未免太抽象，我们通过看看三元锂电池、磷酸铁锂电池、刀片电池的针刺实验结果对比：

比亚迪刀片电池针刺实验

从中我们不难看出，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℃，并发生极端热失控，开始剧烈燃烧，电池表面的鸡蛋被炸飞；传统磷酸铁锂电池在被穿透后无明火，有烟雾从电池泄压阀喷出，表面温度达到了200℃~400℃，电池表面的鸡蛋被高温烤焦；比亚迪"刀片电池"在穿透后无明火，甚至无烟雾，电池表面的温度仅有30℃左右，电池表面的鸡蛋无变化。

实验结果证明，比亚迪刀片电池哪怕是面对极端情况，依然可保持很强的"自控"能力，不会因为内部短路而使电池过热，从而导致电池自燃，其安全性有三元锂电池和普通磷酸铁锂电池不可比拟的优势，而这一优势将最大限度的保证车内驾乘人员的安全。

比亚迪刀片电池：开放的世界欢迎您

值得一提的是，比亚迪将开放刀片电池产业链，开展全球合作，让整个新能源汽车行业和消费者受益。比亚迪副总裁何龙表示："今天，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。

其实在此之前，比亚迪早已走出国门，面向全球，旗下的电动大巴车更是热销欧洲、日本等国。除此之外，比亚迪凭借硬实力也先后引来了奔驰、丰田的合作。

写在最后：

比亚迪刀片电池的问世让新能源汽车告别"自燃"，它将动力电池拉回了以安全为本的正轨上，这也势必将新能源汽车产业推向一个更高的维度。接下来，我们只需期待它在汉EV上的出色表现就行。相信在不久的将来，比亚迪刀片电池将会受到越来越多车企的青睐，中国创造将继续引领全球新能源汽车市场。

注：配图来自网络，权利归原作者所有，一并感谢！

本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。

比亚迪祭出最强黑科技，电池突破的另辟蹊径

3月29日比亚迪发布了“刀片电池”，其股价在随后的两个交易日大幅上涨（30日涨2.65%，31日涨6.65%）。并且各大平台都在争相报道相关消息，甚至有称“刀片电池”的发布是电池革命，那么本期《电车那些事儿》就来聊聊“刀片电池”到底如何？

3月29日，比亚迪正式推出“刀片电池”，并且该电池已经在重庆弗迪电池工厂下线，比亚迪集团董事长兼总裁王传福也表示，该款电池将率先在比亚迪汉纯电动版车型上搭载。需要注意的是该电池的官方名称并非“刀片电池”，而是“超级铁锂电池”。由于其单体电芯外形较为扁平，以阵列的方式并排插入到电池包内，故称为“刀片电池”。

在安全性方面，比亚迪电池实验室对普通磷酸铁锂电池、三元锂离子电池和“刀片电池”分别做了针刺实验。

首先说三元锂离子电池，在钢针刺穿三元锂离子电池之后，电池壳体迅速膨胀，紧接着泄压阀开启，随后电池便起火爆炸。普通磷酸铁锂电池在被钢针刺穿之后，电池壳体发生了一定程度的膨胀，接着泄压阀打开，但是并没有像三元锂离子电池一般起火爆炸，且整体的热失控程度较低。而“刀片电池”在被钢针刺穿之后，没有出现膨胀、起火的现象，电池外壳温度在实验过程中稳定在30摄氏度左右。总体来说，“刀片电池”在针刺试验中表现出了极高的安全性，拥有非常强的抗热失控和抗热扩散性能。

对于“电池革命”这一词，湃客认为言重了。为此湃客向电池行业资深技术人士进行咨询，他就一些“疑问”进行了技术性解答。

一、刀片电池和三元电池谁才是未来？

答：“刀片电池”核心的是磷酸铁锂，这是一项成熟、稳定的技术。“刀片”是对电池包形状进行了重新设计，并没有改变磷酸铁锂的特性。因此，磷酸铁锂电池“扩展性”并没有三元锂离子电池高，换言之就是磷酸铁锂电池性能上限仍要低于三元锂电池。“刀片电池”更多是一种技术改进，而不是技术革命。

二：“刀片电池”用CTP（Cell?to?Pack）封装模式，它优劣势如何？

答：相较于传统三元锂电池包用电芯—模组—Pack模式，“刀片电池”的结构更“简单”一些。传统点电池包空间利用率在40%左右，模组间要布置结构件来保证电池包的强度，“刀片电池”通过无模组封装可以省去结构件，“刀片电池”直接封装固定在电池包边框上，同等面积下可使用更多电芯，有利于增强续航能力。

值得注意的是空间利用率虽然得到提升，但无模组设计可能会有潜在风险，那就是应对外力冲击。模组电池受到撞击时可能会损伤一个或者多个模组，拆解更换就可以应对。但是CTP设计没有了模块化结构件的保护，外力冲击可能会导致内部损伤，损伤面积更大。

不过“刀片电池”在开发之初应该会预留有防冲击要求，比如强度更高的框架。此外，电池特性使得它并不会短时间内发生自燃爆炸现象，能够给乘员留下逃生时间。

三：为何会选用磷酸铁锂电池？

答：现阶段磷酸铁锂电池仿佛成了香饽饽，无论是特斯拉（目前仍无法确定具体型号）还是比亚迪都在考虑往该方向发展。

不过就目前车企而言，使用磷酸铁锂电池更多是企业应对补贴全面退出的一种折中做法。三元锂离子电池成本过高，如果补贴全面退出，做新能源汽车还会亏损，这是企业最不愿看到的结果。磷酸铁锂电池作为动力电池一种方案，可以看作是车企控制成本的手段之一。

与此同时，在成本得到控制的情况下，也可以压低新车售价。以特斯拉为例，消费者关心的是售价和续航，如果能提供消费者可接受的续航（比如400公里），并且价格合理，那么无所谓电池种类如何。

四：磷酸铁锂电池如何做热管理？

答：鉴于目前比亚迪仅公布了少量的数据信息，只能定推论，具体等比亚迪完成新车发布后才能了解更多。电池热管理应该是通过加热/冷却铝合金框架来实现。

五：“刀片电池”通用性如何？

答：“刀片电池”可能无法应用在目前已经推出的车型上，因为此前电池设计和新技术不兼容，并且此前车型规划有很大一部分产能，直接切换难度大。未来应用范围要看市场反馈，不能“一刀切”。至于比亚迪宣布对同行开放“刀片电池”技术做法，这更像是一种PR手段。对新能源企业来说，电池作为最核心技术怎可能外泄给竞品。

总言之，“刀片电池”虽有极高的安全性能，但它核心依然是磷酸铁锂，这是一种新技术，但不是革命性产品。单论“刀片电池”，它更像是磷酸铁锂电池技术“补丁”，获得安全方面的“高级强化包”。

上月月底，比亚迪宣布将加推DM-i平台，该平台拥有超低油耗、富电50公里续航、NVH提升等优势，其上下来的车型更偏向经济性。此时比亚迪推出“刀片电池”技术，湃客认为不排除在DM-i平台车型上应用可能。此外，比亚迪销售公司副总经理李云飞表示“刀片电池”有大量合作伙伴在谈。

本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。

为什么用锂做电池，而不是钠或者铍其它类的金属

电动车的电池就像传统汽车的油箱，它的大小不但决定了续航里程，还影响着安全，这两条都触动着消费者的神经。目前纯电动汽车的续航已有大幅提升，400-500公里不是难事，但正因为三元电池的应用，关于电池安全的针刺试验变为非强制执行，原因下文详谈，那是否意味着续航大于安全呢？这样的跃进真的安全？?

比亚迪作为汽车电池的鼻祖，磷酸铁锂电池是他们的看家之本，受到三元锂电池的冲击也有尝试使用，但这次祭出的黑科技——刀片电池似乎是有备而来，一次过解决三个问题，安全、巡航、电池系统能量密度，在电池科技还没有突飞猛进的今天，这款刀片式的磷酸铁锂另辟蹊径，巧妙地令电动车回归到理性的层面。?

三元锂电池VS磷酸铁锂电?

纯电汽车中三元锂电池用得最多，原因不外乎电池系统能量密度大，满足消费者长里程和国家补贴的需要，而因为正极材料中有镍钴铝或者镍钴锰三种元素，而已叫三元电池。这部分正极材料中，钴是一种贵金属，并且全球电动车都在不同程度的发展，近年它的价格一直往上飙升。?

磷酸铁锂电池因三元电池的出现低调很多，正极的主要材料为磷酸铁锂，因为没用贵金属，售价稍微便宜一些，根据2019年底的数据，国内的三元锂电池包的价格为1.05元/Wh，磷酸铁锂电池包的价格为0.8元/Wh。补贴疯狂的时候，这部分差价或许不那么突显，随着补贴退坡，近20%的成本差意义却非凡。?

贵有贵的道理，三元锂电池的能量密度比磷酸铁锂电池高，但是抵抗高温的能力却不如后者，特别在穿刺试验中极易发生爆炸，为了让电动车往高里程，满足消费者的需求，穿刺试验没有再强制执行。相对而言，磷酸铁锂电池确实安全些，穿刺试验通过率极高，也就是说，即使电池发生严重短路，爆炸、起火的状况不容易出现。那么问题来了，以比亚迪为主的磷酸铁锂电池制造、应用商怎么解决续航问题？黑科技——刀片电池。?

刀片电池的续航?

增加续航里程有几种方法，第一，堆砌电池容量，却占用较大空间；第二使用能力量密度较大的电池，安全性能有隐忧；第三，优化电池布局，提升同体积下的电池容量。比亚迪的刀片电池属于最后一种。?

传统电池包内部有多个电芯组成的电池模块，通过螺栓固定在支架上，形成电动车的大电池，因为要保证电池包测试或者使用过程中的耐撞能力，横竖的支架占据了不少空间，也贡献了重量，电池包的空间利用率约为40%。刀片电池的巧妙之处在于省却了电芯组成电池模块，省去了横竖梁、螺栓等等，直接把电芯以装到电池包壳体里面，而提升电池包壳体内的空间利用率，达到总容量和电池系统能量密度的提升，相比之下，同样体积的壳体，刀片电池的利用率约为60%。若外部条件不变，都使用磷酸铁锂电池，原来500公里的续航里程，换为刀片电池，续航达到600公里。?

比亚迪汉是即将推出的旗舰级中大型房车，也是首款使用刀片式电池的车型，目前汉车系下的三款车型已经在工信部的新能源汽车推广目录上面，前驱版本NEDC纯电续航里程605公里，四驱版本550公里，百公里加速3.9秒，将是小鹏P7的有力竞争者，他们将摸上纯电自主品牌轿车的价格天花板。?

刀片电池无敌了？?

刀片电池因磷酸铁锂电池安全了，因结构优化保证了续航里程，也因充电循环寿命达到到3500-5000次以上，比三元锂电池的循环寿命的2500次多得多，那么刀片电池不是可以秒天秒地？?

电池的安全性正是消费者需要的，也是纯电动汽车得以长展下去的信心来源，刀片电池虽然提高了电池包的利用率，提高了续航里程，但由于资料限制，无法与同体积的三元锂电池系统作比较，按照2020年工信部第二批新能源产品看来，使用磷酸铁锂电池的电池系统能量密度最高为140Wh/Kg，三元锂电池系统最高为180?Wh/Kg，从能量密度看来，刀片电池不会革掉三元锂电池的命，但安全性能确实无敌。?

另外，抗低温性能方面，三元锂电池还是有优势，特别在极寒状态下，同在零下20摄氏度，磷酸铁锂电池比三元锂电池的容量缩水更严重些，若生活在此温度的朋友，电动车还是别碰了，想省油又环保，比亚迪汉的混合动力也是个不错的选择。?

小结?

总括来说，比亚迪新发布的刀片电池确实大开脑洞，深知磷酸铁锂电池的性能特点，兼顾了大势所趋的续航里程。虽然算不上革命，却是电池行业的另辟蹊径，回归到汽车最底层的逻辑——安全，毕竟续航焦虑、充电焦虑、低温焦虑都是表面的使用层面，安全焦虑才是电动车发展的最大障碍，希望能如比亚迪董事长王传福先生说的：“把‘自燃’这个词从新能源汽车的字典里彻底抹掉。“

本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。

特斯拉抛弃三元锂电池 比亚迪“刀片”逆转新能源车

锂应用前，人类一直在寻找合适的电池材料作为储存电能的装置，人们先后尝试过多种电池材料如铜、铁、锌、铅、汞、镁等等，电池的改进方向主要以提升容量和放电性能等指标为主，最终选择了锂作为最新一代充电电池的材料。

从元素周期表上很清楚能看到，锂元素是第三号元素，也是排在最靠前的金属元素。锂本身是6个原子质量单位，每一个锂携带着1个电荷；

相比于早期电池应用较广泛的锌，它的原子质量是66，每一个锌携带着2个电荷，很显然，用锂作为电池材料能带来明显更高的能量密度。也就是说，锂作为电池材料的比容量更高。

此外锂离子电池还有无记忆效应、可高倍率充放电、自放电率小、能量转换率高等优点。

从地球上向太空站运送补给，虽然轻型火箭装载的少，但多发射多几次，也要比重型火箭的成本要低，锂元素就好比这枚效率更高的轻型火箭。

新能源汽车锂离子电池是一种可反复充电电池

主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来产生电流。锂离子电池正极材料有很多，它们都以嵌入的锂化合物形式存在，目前车用动力电池的正极材料有磷酸铁锂、三元锂（分为镍钴锰体系和镍钴铝体系）等等，负极材料目前主流是石墨。

锂离子电池放电时锂离子在正极嵌入，充电时锂离子在正极脱嵌，锂离子在充放电时通过电解液和隔膜在正负极之间移动。

这就好比是城市中，行驶于A点和B点的物流车，它们来来往往的不停穿梭给这个城市带来了“电流”，而锂元素就是其中效率最高，带货能力最强的那辆物流车。

近日，有消息称，特斯拉正与宁德时代接洽，在中国制造的特斯拉汽车上使用宁德时代的不含钴电池，协商已经进入尾声。如果这一协议达成，这将是特斯拉首度在产品中使用磷酸锂铁(LFP)电池。

无独有偶，我们都很熟悉的磷酸铁锂老大比亚迪1月宣布将推出基于磷酸铁锂技术的“刀片电池”，这让磷酸铁锂电池突然火了起来，不同品牌，虽然都在自己的市场里占据首位，但不约而同的选择磷酸铁锂这个命题，这是为哪般？

磷酸铁锂为何被抛弃？

无论在新能源汽车刚刚兴起的十年前，还是年销量规模已经超过120万辆的现在，当消费者面对“购买电动汽车最看重哪部分”这个问题时，所给出的答案始终是电池。

近几年，受到国家相关政策的影响，具有高能量密度优势的三元锂电池得到了更多应用，三元锂电池的低温放电性能较磷酸铁锂电池要好；三元锂电池的能量密度较磷酸铁锂电池要高，同等重量或体积电池包，续航及充电效率更高；三元锂电池是新能源汽车领域的主流，只有比亚迪坚持磷酸铁的话，将会成为领域的孤家寡人，寡难敌众。这三点出现在电动车的动力电池领域，而比亚迪不仅是一家汽车制造厂商，也是一家动力电池生产厂商，如果坚持使用磷酸铁锂电池的话，那也就意味着电池市场将会流失得更快，所以比亚迪不得不弃磷酸铁锂转向三元锂电池。执着的比亚迪却始终坚持两条腿走路。在比亚迪内部，电池安全是被定义为最高级别的。

即便是三元锂电池，比亚迪也选择了相对保守的能量密度方案，这也成就了比亚迪动力电池安全0事故的纪录。另一方面，比亚迪从未放弃对磷酸铁锂电池的应用和技术迭代。深耕领域多年、具有强大创新能力和深厚技术积累的比亚迪始终是磷酸铁锂电池的引领者、示范者和扛旗者。

三元锂电池，凭借自身高能量密度的特性，迅速成为包括特斯拉在内一众厂商的唯一选择。可以说，近年来新能源汽车的迅速普及正是得益于电池技术特别是能量密度的不断突破，从100公里到600公里，积压在整个产业链条上的“续航焦虑”终于得到了释放。

三元锂电池为何突然踩下急刹车

无钴电池是什么？目前新能源汽车电池主要分为磷酸铁锂电池、三元锂电池两类。前者是指磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池，这类电池不含钴等贵重金属，制造成本较低，价格便宜的优势。三元锂电池是指使用镍钴锰酸锂作为正极材料，石墨作为负极材料的锂电池。此类电池电压平台很高，在相同的体积或是重量下，三元锂电池的能量、功率更大。由于用钴，所以成本也更高。

在2019年8月18日发布的《2019年动力电池安全性研究报告》提及，2019年9月前，电动汽车自燃起火事故频发，据不完全统计，根据国内外媒体所报道和动力电池相关的电动汽车安全事故目前统计已达40余起。报告显示，伴随三元锂电芯、方壳电池装机比例提高，事故原因拥有一个共性，从电池类型来看，多数事故车辆配备的是三元锂离子电池，从形状来看，较多事故来自于方壳电池。

当然，安全只是相对的，三元，锰酸锂，纯钴的，只要刺穿撞击形成短路，电流瞬间可以烧红联接正负极的镍片。三元锂和磷酸铁锂，一个高能量密度，一个高安全性！真的很难取舍！铁锂挤压，穿刺，火烧，均不会出现燃烧和爆炸！但装同样重量的电池，铁锂跑350公里，三元可以跑500公里，铁电池的循环次数都是三元电池的两倍，可是三元锂穿刺直接爆燃。

对，安全问题是直接影响三元锂电池作为动力电池的地位。随着磷酸铁锂的回暖迹象愈发明显，业内对此也诸多争议。争论的焦点之一就是安全问题。一般情况下，单体电芯单位空间聚集的能量越多，瞬间爆发出来的危害性越大，安全性越低。所以能量密度较低的磷酸铁锂电池的安全性相对于三元锂电池略高一些。

比亚迪还是大爷?刀片电池横空出世

前面我们说到了磷酸铁锂对比三元锂电池的最重要的首要劣势就是密度，这也是现在新能源车大多数选择三元锂电池的原因。此时此刻，当安全和寿命取代能量密度，成为新能源汽车行业的普世评价标准，曾经因能量密度不足短暂“失宠”却更安全、更可靠的磷酸铁锂动力电池也就拥有了更多可能。

比亚迪的磷酸铁锂“刀片电池”，用CTP成组方式，在电芯形状上用了又长又薄的“刀片”形状。在这些技术的加持下，磷酸铁锂的体积比能量密度提升了50%，使得比亚迪“刀片电池”的体积比能量密度基本上接近了三元811体积比能量密度的水平。在安全性方面，比亚迪独创的七维四层防护体系，全方位有效的保护电池安全。基于磷酸铁锂技术的刀片电池安全性保障更加突出，比亚迪将再一次定义全球动力电池安全新标准。此外，在使用寿命方面，刀片电池相比三元锂电池同样具有无可比拟的优势。

让人欣慰的是，比亚迪“刀片电池”的续航里程已经几乎可以比肩三元锂电池。某专家在2019年中国电动汽车百人会上发言时指出：比亚迪将磷酸铁锂电池结构，缩减至单体电池和电池PACK，是2019年做的最棒的事。

据悉，比亚迪年中上市的全新中大型新能源轿车——汉EV，将作为首款搭载刀片电池的产品。在风阻系数仅有?0.233?Cd和强劲刀片电池组的双料加持下，比亚迪汉的NEDC里程超过600公里。凭借极富动感的造型和卓越的参数表现，比亚迪汉成为了2020年最值得期待的新能源汽车。

2020年可能是全球新能源车的动力电池革命，各方电池厂家包括主机厂都会不惜余力的进攻前瞻未来的新能源汽车的动力电池领域，汽车以人为本，人的安全才是重中之重，新能源车动力电池将何去何从，看2020年“神仙打架”的结果。

本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。