鉅大LARGE | 點擊量:1002次 | 2020年04月20日
在和三元鋰離子電池的路線之爭中,比亞迪“刀片電池”劣勢有沒有?
在和三元鋰離子電池多年的技術路線之爭中,似乎已是“孤家寡人”的磷酸鐵鋰離子電池,又揚眉吐氣了一把。
三月二十九日下午,比亞迪在深圳公布了新一代“刀片電池”,并宣布它已在旗下弗迪電池公司重慶廠順利量產下線。公司創始人兼董事長王傳福親自出馬,他表示刀片電池的誕生,是對新能源行業忽視安全盲目追求續航里程的一種糾偏,將“重新含義行業安全標準”、“把‘自燃’這個詞從新能源汽車的字典里抹掉。”
比亞迪董事長王傳福
觀看完比亞迪這場信心十足的公布會后,一位汽車媒體人士開玩笑地說:“明天寧德時代會跌停嗎?”
一句玩笑之語,卻點破了刀片電池誕生背后,比亞迪對其磷酸鐵鋰技術路線的執著,以及與三元鋰離子電池技術路線的爭奪。
何為刀片電池?
按照比亞迪的說法,“刀片電池本身并不是電池材料的創新,而是通過增大電芯的長度,把電池做成扁平的形狀。扁平形狀的刀片電池采用了無模組電池成組方式,將電池包整體空間利用率由過去的40%,提升到了60%,因此體積能量密度比過去新增了50%;此外,由于刀片電池的表面積更大,散熱性能更好,從而更加的穩定安全。”
刀片電池外觀圖
弗迪電池董事長何龍介紹,傳統電池包的生產流程是:電池單體組成模組,模組再排布在托盤上,組成電池包。從電池單體組成電池包,要大量結構件進行連接和固定,這導致空間利用率只有40%。
刀片電池的做法則是將傳統電池單體大幅拉長,長度可以做到2米,厚度為13.5毫米。同時,在刀片電池的側脊面上安裝高強度板,讓刀片電池側面可以承擔支撐用途。這一系列設計可以讓刀片電池跳過模組環節,直接組成電池包,從而提升空間利用率。“刀片電池既是能量體,又是結構件,可以成為直接支撐電池包的梁。”因此,相較傳統電池包,刀片電池的體積利用率提升了50%以上,也就是說續航里程可提升50%以上,達到了三元鋰離子電池的同等水平。
簡單而言,刀片電池仍然是磷酸鐵鋰離子電池的一種,但是它改造了電池包的設計與工藝,因此就具有了三元鋰離子電池的高能量密度,又保持了磷酸鐵鋰離子電池的安全性。
而堪比三元鋰離子電池能量密度的刀片電池,很快就被視為比亞迪和寧德時代三元鋰離子電池的一種新抗衡。
比亞迪作為全球最大的磷酸鐵鋰離子電池制造商,想來“后起之秀”寧德時代的快速崛起是它心中一道“難言的傷”。
寧德時代成立于2011年,比1995年成立的比亞迪晚了16年。但是,根據2020年四月一日的收盤后股價,比亞迪(002594)A股總市值為1558億元,寧德時代(300750)A股總市值為2658億元。
數據顯示,自2017年開始,寧德時代就已超出比亞迪的電池營收,成為“國內電池一哥”。
2018年寧德時代以21.18GWh裝機量奪得全球動力鋰離子電池裝機量第一名,市場占有率達到21.9%;2019年國內動力鋰離子電池裝機量62.4GWh,寧德時代裝機量達到32.3GWh,對應國內市占率為51.79%,穩坐第一。而同期的比亞迪拿下全國17%的市場份額,總銷量10.76GWH,只有寧德時代市場份額的三分之一。
優勢在哪里?
讓寧德時代風生水起的,正是能量密度更高的三元鋰離子電池。
新能源汽車所需的動力鋰離子電池,長期存在三元鋰離子電池和磷酸鐵鋰離子電池兩條技術路線。在車企普遍追求高續航的當下,三元鋰離子電池包的能量密度可以達到160wh/kg左右,而磷酸鐵鋰的系統能量密度普遍在110wh/kg左右,前者逐漸成為主流技術路線。
寧德時代也正是在這一趨勢下突然崛起,成為全球各大車企爭先合作的供貨商。
但三元鋰離子電池也不是沒有短板。磷酸鐵鋰離子電池熱失控溫度普遍在500度以上,三元鋰離子電池則低于300度,一些高鎳電池熱失控溫度甚至低于200度,相比之下,磷酸鐵鋰離子電池在汽車高速行駛及快速充電過程中自燃風險較低,而近年來電動汽車多起起火、自燃事件的接連發生,似乎就體現出了三元鋰離子電池技術路線的問題。
比亞迪刀片電池的公布會,更是緊盯住這一點。
比亞迪當天現場播放了兩種電池接受針刺試驗的視頻,用鋼針將動力鋰離子電池電芯刺穿,造成電芯內部的大面積短路。在同樣測試條件下,三元鋰離子電池表面溫度迅速超過500℃,并發生劇烈燃燒。而比亞迪“刀片電池”在穿透后無明火、無煙,電池表面的溫度僅為30-60℃左右。
我國科學院院士歐陽明高對此評論稱,刀片電池的散熱面積更大,而且針刺短路的回路比較長,產熱能力下降,因此電池熱失控的影響更小。
何龍更是一針見血地指出,“針刺測試之前國家標準里有,后來因為很多三元電池通過不了,在國家標準里又拿掉了。”據悉,工信部在2019年初公布的《電動汽車用動力蓄電池安全要求》標準中表示,有關最為復雜和嚴苛的針刺試驗,暫不執行。
這也讓王傳福在公布會上傲嬌地表示,過去幾年,由于能量密度相對較低,磷酸鐵鋰離子電池在新能源乘用車廠商盲目追求續航里程的攀比中,被三元鋰離子電池所超越,因此刀片電池的誕生就是對行業的糾偏。
“對續航里程的攀比,轉嫁到動力鋰離子電池上,出現不切實際的追求,也讓新能源車的安全口碑付出了慘重代價。”王傳福說,現在要倒逼新能源車行業做出改變。
刀片電池就這樣以“安天下”之勢而出鞘。
劣勢有沒有?
只是,對它的質疑也并非沒有。
正如比亞迪所承認的,外界質疑刀片電池只是改變了電池包的設計和工藝,本質仍是磷酸鐵鋰離子電池,不是一種革命性的創新,比亞迪對自己的宣傳因此而顯得過于高調了。
但是,在公布會上,歐陽明高的一種說明似乎正針對這一質疑而來。他說,動力鋰離子電池有三個發展趨勢,第一是在材料和體系方面創新,從有機液態電解質,到無機的固態電解質;第二是借助智能制造、回收和人工智能,發展智慧電池;第三,是在設計和產品工程方面創新,刀片電池正是其中代表。
不過,既然還是磷酸鐵鋰離子電池,雖然通過拉長等設計新增了能量密度,但是它還是無法改變其在抗低溫方面的弱勢。據了解,三元鋰離子電池低溫使用下限值為零下30度,相比磷酸鐵鋰離子電池低溫下限值零下20度更加有優勢,同時在相同低溫條件下,三元鋰離子電池冬季衰減不到15%,磷酸鐵鋰離子電池衰減則高達30%以上。有分析稱,這也是為何比亞迪暢銷南方,卻很難在北方打開市場的關鍵所在。
理想汽車已確定與比亞迪進行業務合作,創始人李想在微博中評論稱,磷酸鐵鋰離子電池在低溫下的性能表現依然是短板,而且磷酸鐵鋰離子電池的電壓測量不夠穩定,會擾亂控制策略,因此,對增程式電動汽車和插電混動車型也是個挑戰,“刀片和鐵鋰最適合的還是中、低端的BEV(純電動汽車),以及南方的運營車輛。”
王傳福透露,刀片電池只在比亞迪漢純電車型搭載應用,其他車型暫無規劃。首款搭載刀片電池的車型是比亞迪王朝系列的漢EV,其綜合工況下的續航里程達到605公里,百公里加速3.9秒。
僅從這兩項數據來看,與國產特斯拉長續航版Model3不相上下。
電池裝機量早幾年已被寧德時代領先,新能源車全球銷量第一的位置也在去年被特斯拉超越,刀片電池能幫助比亞迪重新奪回曾經屬于自己的位置嗎?
“現在大家所了解的幾乎所有品牌,都在和比亞迪談刀片電池的技術合作。”何龍在公布會上這樣透露。
值得一提的是,在磷酸鐵鋰這條比亞迪積淀深厚的技術路線上,寧德時代也沒有放棄。它在去年九月的法拉克福車展上公布了CTP(Celltopack)技術,分析稱,這一技術與比亞迪刀片電池的思路相似,都是跳過模組,由電池單體直接成組電池包,路透社的報道稱,寧德時代的磷酸鐵鋰CTP方法將在七月開始向特斯拉供應。