“刀片電池”究竟是什么黑科技？
時間:2020-09-07 11:36來源:品玩 作者:綜合報道
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比亞迪開發的“刀片電池”看上去就像一堆排列整齊的裁紙刀。
在每塊“刀片電池”內，都包含有多個“刀片”。而每一個刀片里又被分成很多個容納腔，每個容納腔里都包含一個電芯，整個刀片就是由是多個極芯串聯而成的模組。整體來看給人一種非常輕薄、卻在有限空間里塞滿了電芯的印象。
刀片電池就像一組整齊排列的裁紙刀一直以來，成熟的動力電池由電池單體（CELL）、電池模組（Battery Module）和電池包（Pack）三部分組成，堆疊在一起顯得鼓鼓囊囊，而刀片電池則無視了傳統電池固有的模組概念，直接將單體電池拉長，固定在電池包的邊框上。在刀片電池里，電池單體成為了結構件的一部分，既是供電部件，又是電池包的梁。
盡管刀片電池本質上還是磷酸鐵鋰電池，并沒有在電池結構上做出突破，然而通過重新布局，刀片電池的體積能量密度比傳統鐵鋰電池提升了 50%——相當于原來能跑 400 公里的車，現在可以一口氣跑 600 公里。
比鐵鋰電池更強勁
如今，純電動車使用的動力電池多為鋰離子電池，根據電池正極材料的不同，又可以分為三元鋰電池，磷酸鐵鋰電池，錳酸鋰電池，鈷酸鋰電池等類型。而其中最主流的，要數特斯拉使用的三元鋰電池，和比亞迪使用的磷酸鐵鋰電池（簡稱鐵鋰電池）。
兩種主流動力電池和三元鋰電池相比，鐵鋰電池有諸多優點：
鐵鋰電池普遍擁有超過 3000 次的循環壽命，而三元鋰電池的循環次數只有一半；鐵鋰電池化學性質穩定，700-800℃ 時才會開始發生分解，而三元鋰電池不到 300℃ 就會分解，可謂是“一點就著”；鐵鋰電池造價便宜，三元鋰電池則要用到稀有金屬鈷，價格越來越昂貴……
然而，物美價廉的鐵鋰電池有一個致命缺點。由于化學性質的差異，三元鋰電池的能量密度比鐵鋰電池高出 70% 左右，因此搭載三元鋰電池的車型普遍跑得更遠、更快。
兩種電池對比刀片電池的出現讓鐵鋰電池看到了希望。
傳統的磷酸鐵鋰電池包含三層結構：電芯，模組和電池包，其中電芯和模組的支撐固定結構件會占據很大一部分空間。
傳統鐵鋰電池而“刀片電池”則省去了模組和大部分支撐結構，由電芯直接成包，空間利用率大大提升了。同樣的電池體積里，現在可以塞下比以前多得多的電芯。據比亞迪給出的數據，對電池包的重塑使刀片電池單位體積能量密度提升 50%，相當于原來滿充能跑 400 公里的電動車，如今能跑 600 公里。
比三元鋰電池更安全
盡管三元鋰電池續航久動力足，但“熱失控”一直是它揮之不去的噩夢。
2013 年，美國田納西州的一輛特斯拉 Model S 的底盤撞到了掉落路面的拖車掛鉤，車底部的電池包被掛鉤刺穿，電池短路起火；同年，西雅圖的一輛 Model S 撞擊到路中央的金屬物體，電池包受損，汽車開始自燃。現實生活中，貫穿、刺破電池的情況時有發生，而一旦遇到這種情況，三元鋰電池十有八九要出大問題。
自燃的特斯拉而刀片電池安全性遠勝三元鋰電池，用比亞迪董事長王傳福的話來說，“搭載刀片電池的新能源汽車，將把‘自燃’這個詞從新能源汽車的字典里徹底抹掉”。
為了證明這一點，比亞迪在刀片電池的發布會上公布了一段刀片電池針刺穿透測試的視頻。
針刺穿透測試是行業內公認的對電池電芯安全性最為嚴苛的檢測手段。這一測試要求用鋼針把電池電芯刺穿，造成電芯內部的大面積短路。
在測試錄像中，三元鋰電池在針刺瞬間出現劇烈的溫度變化，表面溫度迅速迅速超過了 500℃，放在電池表面的雞蛋被炸飛。傳統塊狀磷酸鐵鋰電池被刺穿后，沒有產生明火，但是有煙冒出，同時電池表面溫度達到了 200-400℃，電池表面的雞蛋被高溫烤焦。
然而刀片電池被刺穿后表面溫度仍維持在 30-60℃ 的穩定水平，沒有冒煙沒有起火，電池表面的雞蛋也仍然是流動狀態。
刀片電池被刺穿刀片電池能通過針刺測試，和鐵鋰電池自身的穩定性質分不開。
實驗室數據顯示，三元鋰電池的自燃溫度是200℃，到達這個溫度時，三元鋰電池的正極材料就會開始分解產生氧氣，氧氣遇到電池內部易燃的電解液，在高溫下很容易自燃自爆。而磷酸鐵鋰電池的自燃溫度則是500-800℃，在充放電時也不會釋放氧氣，因此在被刺穿時也只會冒煙，沒有明火。
而在鐵鋰電池本身的穩定性上，刀片電池又做成了輕薄的長條形，散熱面積更大，同時電池回路長，熱量不容易在電路上集中，因此被刺穿后也能保持穩定的溫度，安全性能大大提升。
盡管刀片電池看起來很美，但它的續航能力和安全性，還需要在實際應用中經受更多的考驗。
(責任編輯：子蕊)
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