在三月的最后一個周末，比亞迪朝著動力鋰離子電池產(chǎn)業(yè)扔下了一顆“深水炸彈”。

三月二十九日，“電池大王”王傳福，帶著他最得意的作品——刀片電池，重回產(chǎn)業(yè)焦點，叫板三元鋰離子電池，宣稱要對整個新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)起一場糾偏運動。

所謂刀片電池，其實是一種對電芯厚度進行減薄，長度進行加寬后，扁平化設(shè)計的磷酸鐵鋰離子電池。

比亞迪的相關(guān)專利數(shù)據(jù)顯示，這款電池產(chǎn)品的高度為118mm、厚度為13.5mm、長度則可以在435mm-2500mm之間進行定制。因其長而薄的形狀酷似刀片，因此得名刀片電池。

但假如只是對尺寸進行了再設(shè)計，那這款電池便稱不上“能夠改變產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)品”。

在電池內(nèi)部，比亞迪通過“蜂窩鋁板結(jié)構(gòu)”對電芯的機械強度進行了補強，使之能夠不依賴電池模組，單獨排列在電池包內(nèi)部。

在省去模組之后，刀片電池在電池包中的空間利用率大幅提升，從傳統(tǒng)電池40%的空間利用率，提高到了60%，這一特性直接讓刀片電池成組后的系統(tǒng)能量密度提升了50%。加上磷酸鐵鋰離子電池原本在耐用性方面就十分優(yōu)秀，新的電池產(chǎn)品能夠擁有8年120萬公里的循環(huán)壽命，綜合性能直追當下先進的NCM/NCA811三元鋰離子電池。

在安全性方面，比亞迪對刀片電池進行了電池安全性驗證最嚴格的工序——針刺試驗，當一般方形電池因鋼針穿刺破壞內(nèi)部結(jié)構(gòu)產(chǎn)熱，產(chǎn)氣，甚至發(fā)生爆燃的時候，刀片電池卻仍然能夠維持穩(wěn)定的溫度與電壓。以這種最極端的測試，比亞迪證明了刀片電池優(yōu)秀的安全性能。

伴隨著動力鋰離子電池在新能源汽車上的應(yīng)用，高能量密度與安全性“魚與熊掌”的矛盾一直以來長期存在，產(chǎn)業(yè)太久沒有看到一款二者可以兼得的產(chǎn)品。

刀片電池的面世，不禁給人以希望，這款產(chǎn)品在一定程度上做到了上述矛盾點的統(tǒng)一。但是，它能夠徹底解決電動汽車續(xù)航里程與安全性方面的矛盾嗎？這會是開啟汽車電動化下一個時代的鑰匙嗎？

電池安全問題頻發(fā)引發(fā)消費者信任危機

自2019年四月開始，頻發(fā)的電動汽車自燃事件挑動著消費者與廠商的神經(jīng)，蔚來、特斯拉、現(xiàn)代、保時捷等國內(nèi)外知名汽車品牌的電動汽車先后中招，引發(fā)了消費者的信任危機。

去年八月，新能源汽車國家大數(shù)據(jù)聯(lián)盟公布的《新能源汽車國家監(jiān)管平臺大數(shù)據(jù)安全監(jiān)管成果報告》顯示，在去年五月-七月期間，共有79輛電動汽車發(fā)生自燃，平均1天就有一輛電動汽車發(fā)生自燃事故。

而這些事故背后的原因，均指向了電池的安全問題。

根據(jù)蔚來事后公布的調(diào)查結(jié)果，蔚來汽車在去年四月-六月期間發(fā)生的三起自燃事故，均是電池存在安全隱患所致。

具體來說，是寧德時代所供應(yīng)的電池模組結(jié)構(gòu)與電池包箱體出現(xiàn)干涉，電壓采樣線束存在由于個別走向不當而被模組上蓋板擠壓的可能性。極端情況下，電壓采樣線束的絕緣材料可能發(fā)生磨損，從而造成短路，存在安全隱患。

這批存在安全問題的電池模組導致蔚來召回了4803輛ES8車型，也令蔚來的品牌形象蒙上了一層陰霾。

特斯拉有關(guān)自家車型此前的自燃事件給出的調(diào)查結(jié)果也顯示，其車輛自燃的原因可能是由位于車輛前部的單個電池模組故障引起，認為松下所供應(yīng)的動力鋰離子電池模組存在缺陷。

此外，業(yè)內(nèi)有觀點指出，現(xiàn)代Kona、保時捷Taycan等車型的自燃很大可能也與LG化學所供應(yīng)的動力鋰離子電池存在關(guān)聯(lián)。

寧德時代、松下、LG化學，當下動力鋰離子電池產(chǎn)業(yè)三巨頭，在面對電池安全隱患的問題上，也顯得難以招架。

動力鋰離子電池產(chǎn)業(yè)的一位資深人士向新智駕透露，動力鋰離子電池作為化學產(chǎn)品，而以人類認知為基礎(chǔ)的化學體系是有極限的，這導致動力鋰離子電池始終存在小概率的安全隱患，以當前的技術(shù)情況，這種小概率事件無法完全消除，只能以工程學的方式進行彌補。

而電池的隱患總體可以分為三大類，一類是環(huán)境高溫，引起電池正負極的劇烈反應(yīng)，反應(yīng)會向可燃的電解液中示范大量的能量，并析出氧氣，導致電池膨脹、過熱甚至失火；一類則是外部的物理性破壞，導致電池隔膜貫穿，正負極直接接觸使得電池內(nèi)短路，短時間內(nèi)釋放大量電能（可轉(zhuǎn)換成熱能），導致電池熱失控；最后一類則是電池過充、過放導致的內(nèi)部結(jié)構(gòu)損壞，從而引發(fā)電池的熱失控。

當下主流的電池公司都在從這些方面入手，尋找減少電池安全隱患的可行之道。不同的電池公司給出了四元鋰離子電池、固態(tài)電池、無鈷電池等解決方法。而刀片電池，就是比亞迪給出的最硬核的答案了。

刀片電池——電動汽車的動力革命

比亞迪的刀片電池，本質(zhì)上對現(xiàn)階段的磷酸鐵鋰離子電池進行了理化結(jié)構(gòu)上的再設(shè)計，在最大限度地保有磷酸鐵鋰離子電池安全特性的同時，對其系統(tǒng)能量密度進行了提升。

從結(jié)構(gòu)上來看，比亞迪將原本方形的磷酸鐵鋰離子電池做薄，同時大幅延伸了電池的長度。

根據(jù)比亞迪目前掌握的專利信息來看，其電芯的具體尺寸應(yīng)該是高118mm、厚13.5mm、長度在435mm-2500mm之間，可根據(jù)不同的車型進行定制。

電芯外部仍是輕量且經(jīng)濟的鋁制外殼，向里一層是隔離膜袋，內(nèi)部根據(jù)長度不同會有數(shù)量不等的極芯組。在電芯成組方面，比亞迪繞過了一般要進行模組封裝的步驟，選擇直接以電芯的形式集成稱電池包。

比亞迪副總裁、弗迪電池總裁何龍指出，刀片電芯長電池與蜂窩鋁板殼體的保護結(jié)構(gòu)相結(jié)合，形成了剛度較強的結(jié)構(gòu)件，電池本身不易發(fā)生形變，而高強度的電池本身可以成為支撐電動汽車底盤結(jié)構(gòu)的梁，提升了底盤的結(jié)構(gòu)強度。

同時，直列式的刀片電池排布，也能夠擴大電池組的散熱面積，配合面板式液冷系統(tǒng)，防止了熱量堆積可能引起的電池熱失控。

從材料方面來看，比亞迪在高風險安全點位全面使用了耐高溫與絕緣性強的陶瓷涂層，對電池的級耳、極柱、隔膜進行了保護。

陶瓷材料阻斷了內(nèi)部極端情況下的劇烈反應(yīng)，舉例而言，普通的磷酸鐵鋰離子電池與三元鋰離子電池在大功率放電時，電池內(nèi)部會形成鋰枝晶，刺穿隔膜，導致電池內(nèi)部短路，引發(fā)火災(zāi)；而陶瓷隔膜在強度與反應(yīng)活性上均較弱，不易被鋰枝晶刺穿，從而減小了這種意外發(fā)生的概率。

即便隔膜因為外力損壞，電極處的涂層也能夠減小反應(yīng)的距離程度，從而保障電池的安全。

從生產(chǎn)工藝方面來看，比亞迪在刀片電池上首次實踐了疊片生產(chǎn)工藝，從量產(chǎn)情況來推測，該公司很可能已經(jīng)解決了疊片工藝速度慢、一致性差的問題。

那么疊片工藝比較傳統(tǒng)的卷繞式生產(chǎn)工藝又具備了一定優(yōu)勢。

首先，疊片工藝電芯生產(chǎn)的角度來看，能夠最大限度的利用鋁殼內(nèi)部的空間，而卷繞式工藝則會在鋁殼的四個角處留有一定的空隙，采用疊片工藝生產(chǎn)的電池在電芯能量密度上能夠提升5%左右。

其次，因為在疊片工藝生產(chǎn)過程中，極片經(jīng)歷了更少的形變，循環(huán)壽命能夠提升約10%。最后，疊片工藝生產(chǎn)的電池邊緣結(jié)構(gòu)更加簡單，尤其適合方形成組，電池安全性更高。

疊片工藝的三大優(yōu)勢幫助比亞迪的刀片電池在能量密度、循環(huán)壽命與安全性方面取得了進一步的提升。

得益于結(jié)構(gòu)、材料、生產(chǎn)工藝三方面的領(lǐng)先，比亞迪刀片電池的電芯能量密度在理論層面能做到450Wh/L左右（大約為190Wh/kg），與當下NCM/NCA811三元鋰離子電池能量密度相當，遠超過目前能量密度平均在140Wh/kg的磷酸鐵鋰離子電池。

同時，由于成組過程中，無模組的設(shè)計，刀片電池的電池包體積利用率達到了60%以上，比較一般磷酸鐵鋰離子電池提升了50%，系統(tǒng)的能量密度相比于一般的方形磷酸鐵鋰離子電池也更高，大約為160Wh/kg。

在循環(huán)壽命層面，比亞迪刀片電池大約擁有3000次的充放電循環(huán)次數(shù)，優(yōu)于循環(huán)次數(shù)僅為1000次左右的三元鋰離子電池，比一般循環(huán)次數(shù)在2500次左右的磷酸鐵鋰離子電池也更強。

值得一提的是，比亞迪這次在電池管理系統(tǒng)上也下了功夫，有業(yè)內(nèi)人士認為，比亞迪此次推出的刀片電池很可能會采用其最新的IGBT4.0模塊對充放電進行控制。據(jù)了解，比亞迪IGBT4.0模塊的算力與目前業(yè)內(nèi)先進的英飛凌等汽車半導體巨頭相當。

先進的技術(shù)假如停留在紙上談兵的階段，那刀片電池的未來一切還尚未可知。但比亞迪已經(jīng)蓄勢待發(fā)許久的比亞迪漢很快就將搭載刀片電池上市，從目前公布的數(shù)據(jù)來看，比亞迪漢的工況續(xù)航里程超過了600公里，甚至優(yōu)于搭載松下NCA811電池的特斯拉Model3（長續(xù)航版為595公里）。

一定程度上說明，刀片電池在“實戰(zhàn)”中的表現(xiàn)已經(jīng)與三元鋰離子電池相當。并且，由于刀片電池采用的仍是磷酸鐵鋰體系，在成本、穩(wěn)定性等方面還要優(yōu)于三元鋰。

可以預(yù)見，動力鋰離子電池產(chǎn)業(yè)的技術(shù)路線或許將要發(fā)生變革，一場電動汽車的動力革命已經(jīng)在醞釀之中。

刀片電池過針刺后，仍能正常工作

為證明刀片電池的安全性，比亞迪在公布會當天，首次公布了刀片電池經(jīng)歷“針刺試驗”的完整視頻。

所謂針刺試驗，是一項驗證極端情況下電池安全性的測試方法，被業(yè)內(nèi)認為是最嚴苛的動力鋰離子電池測試方法。

根據(jù)GB/T31485-2105彈體恤電極針刺試驗方法要求，要在電池充滿電的情況下，以直徑5-8mm的耐高溫鋼針，以20mm/s-30mm/s的速度垂直于電池極板方向進行穿刺，穿刺位置需靠近極板幾何面中心，鋼針需停留在電池內(nèi)1小時，合格標準是不爆炸、不起火。

但在最新國標《電動汽車用動力蓄電池安全要求》的報批稿中，這項試驗被取消。業(yè)界猜測重要是針刺試驗過于苛刻，導致三元鋰離子電池無法通過正常測試，因此暫時把這項試驗列為非強制標準。

不過比亞迪認為，針刺試驗與消費者的現(xiàn)實使用環(huán)境有著非常強的關(guān)聯(lián)性。

動力鋰離子電池在實際應(yīng)用場景中，存在異物刺入電池引發(fā)短路的可能，當鋼針刺入電池，正負極通過鋼針直接出現(xiàn)連接，發(fā)生短路，模擬了異物刺入電池的情況。假如電池無法通過針刺試驗，那么在現(xiàn)實場景中遇到類似的情況，動力鋰離子電池的安全隱患其實非常大。

因此，比亞迪對刀片電池進行了針刺試驗，在測試過程中，比亞迪將三元鋰離子電池與一般的磷酸鐵鋰離子電池作為對照組，以相同方法進行了測試。

結(jié)果顯示，三元鋰離子電池在鋼針刺入的4秒內(nèi)迅速發(fā)生膨脹，泄壓閥排出大量氣體，并在第6秒發(fā)生爆炸，放置在三元鋰離子電池表面的生雞蛋還沒來得及烤熟已經(jīng)被炸飛。電池電壓也迅速從4.2V下降至0V，在10秒之內(nèi)，電池內(nèi)部溫度從24攝氏度迅速上升至200攝氏度，并且持續(xù)上升，最終表面溫度超過了500攝氏度。

方形磷酸鐵鋰離子電池在鋼針刺入的前10秒沒有發(fā)生明顯的變化，但隨著鋼針完全穿透，電池電壓也迅速從3.37V下降至0V，伴隨著冒煙，泄壓閥大量排氣等現(xiàn)象發(fā)生。最終，方形磷酸鐵鋰離子電池表面的雞蛋被烤熟，表面溫度達到了200攝氏度-400攝氏度?？梢?，方形磷酸鐵鋰離子電池也沒能通過針刺試驗。

刀片電池在鋼針刺入后的15分鐘內(nèi)，電壓無明顯變化，而表面溫度僅上升了5攝氏度左右，仍能正常工作，沒有伴隨明顯的不良反應(yīng)，甚至表面的雞蛋都沒有發(fā)生明顯變化。

（雷鋒網(wǎng)新智駕注：刀片電池針刺試驗）

由此可見，刀片電池在應(yīng)對針刺試驗時表現(xiàn)得最為出色，現(xiàn)實中最不容易被異物刺入引起電池內(nèi)短路。而目前主流的三元鋰離子電池與方形磷酸鐵鋰離子電池面對這種情況時，則存在著不小的安全隱患。

假如搭載刀片電池的新能源車型成功下線，那無疑是打破了困擾新能源汽車產(chǎn)業(yè)已久的安全問題，將新能源汽車的安全性提升到了一個新的高度。

結(jié)語：刀片電池會成為通往汽車電動化下個時代的鑰匙嗎？

毫無疑問，刀片電池的面世將對目前的技術(shù)體系、市場與供應(yīng)鏈形成沖擊。

這款電池擁有比肩NCM/NCA811三元鋰離子電池的系統(tǒng)能量密度，同時安全性遠超三元鋰離子電池體系，一旦落地，將會很快進行推廣應(yīng)用。

而這一現(xiàn)象將會對現(xiàn)有的技術(shù)體系、市場與供應(yīng)鏈形成強有力的沖擊。

在技術(shù)體系方面，刀片電池將會為整車研發(fā)帶來一系列的優(yōu)勢，扁平的設(shè)計將能夠擴大座艙空間，降低整車風阻，同時提高整車離地高度，新增通行性。但也要求整車廠必須設(shè)計全新的純電平臺，為刀片電池供應(yīng)良好的載體，大同車量與電池的平臺化設(shè)計

在市場方面，刀片電池憑借不弱于三元鋰的能量密度與出色的安全性，可能會在一段時間內(nèi)侵占三元鋰離子電池的市場，所有廠商必須盡快調(diào)整策略，以防被市場落下，磷酸鐵鋰離子電池將會煥發(fā)“第二春”。

而在供應(yīng)鏈方面，刀片電池將會改變目前以三元鋰為主的上游礦業(yè)，以方形電池、圓柱形電池為主的中游殼體、材料生產(chǎn)商，要求這些廠商迅速為刀片電池形成配套，以保證在未來一段時間里，自身在供應(yīng)鏈中的地位。

刀片電池在當下的動力鋰離子電池產(chǎn)業(yè)中扮演的更像是一個承上啟下的角色。

對現(xiàn)有的技術(shù)體系而言，刀片電池解決了困擾產(chǎn)業(yè)已久的安全性的問題，同時擁有著不錯的能量密度，具備投入產(chǎn)業(yè)的實用價值。

對未來的技術(shù)體系而言，刀片電池供應(yīng)了從結(jié)構(gòu)上進行創(chuàng)新的新思路，讓產(chǎn)業(yè)不必局限于材料創(chuàng)新帶來的突破。

但刀片電池仍然不是電動汽車動力鋰離子電池的最終解決方法，材料本身的活性決定了磷酸鐵鋰的局限性，它注定只是屬于未來2-3年的技術(shù)路線。而更遠的未來，固態(tài)電池、鋰硫電池、鋰空電池會接過接力棒，成為新能源汽車動力鋰離子電池更加可靠的解決方法。

不過，無論如何，動力鋰離子電池產(chǎn)業(yè)的每一次創(chuàng)新都將推動我們離汽車電動化的時代更近一步。