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汉EV:全球首款搭载刀片电池的量产车

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3月29日,比亚迪向全球发布了“刀片电池”。这款刀片电池不仅顺利通过了行业公认最严苛的的电池安全测试——“针刺测试”,且在测试中,刀片电池的表面温度仅有30到60摄氏度,相比“刚刺穿,就爆燃”的三锂块状电池,刀片电池表现出的安全性让新能源车行业大为震撼。

不到两周后,搭载刀片电池的比亚迪汉EV就在深圳下线,成为全球首款搭载刀片电池的量产车。刀片电池加持汉EV,会给这款备受瞩目的车型带来哪些优势?

  安全,安全,还是安全

重要的事情说三遍。能够顺利通过针刺测试的刀片电池给汉EV带来的最大利益就是安全!

近年来,在新能源车动力电池的选择上,越来越多的厂家倾向使用三元锂动力电池。这种电池最大的优点是能量密度高,即在单位体积或单位重量下,可以携带更多电量,从而提高续航里程。

但三元锂电池的缺点也很明显,就是热稳定性差。在高温下,三元锂电池正极材料会产生激烈的化学反应并释放出氧气,一旦温度超过200摄氏度,三元锂电池就有可能发生自燃甚至爆燃。

尽管动力电池厂家和新能源汽车厂家会采取各种手段化解三元锂电池的“热失控”风险,但是一些极端情况还是会导致电池过热自燃,危及生命安全。比如,当动力电池包遭受火焰炙烤时,或者,在一些事故中,电池包被挤压变形,甚至被刺破刺穿,致使电池电芯的内部结构破坏时,再或者一些极个别的电池电芯由于制造工艺缺陷而导致内部短路时,三元锂动力电池会因为 “热失控”而引起自燃。

最近两年来,由于一些新能源汽车厂家为了解决电动车的“续航里程痛点”,不断提升三元锂电池的能量密度,从而增加了三元锂电池本身的不稳定性,使新能源车的电池自燃事故出现了上升趋势,让蓬勃发展的新能源车行业不得不面临日趋严峻的“安全痛点”。

比亚迪汉EV搭载的刀片电池为解决这一“安全痛点”带来了答案。刀片电池采用磷酸铁锂正极材料,这种材料比三元锂正极材料有着更好的热稳定性。如果遭遇前面说到的“极端情况”,磷酸铁锂的反应会比三元锂“沉着”和“温柔”许多,采用这种材料的电池在温度上升到500摄氏度后才有发生自燃的可能,且刀片电池独特的长条形状及其所采用的专利生产工艺,使得热量不易聚积,电池升温缓慢——这进一步提升了安全性,降低了自燃可能。

  结构创新,不仅安全那么简单

如果认为搭载刀片电池的汉EV只是提升了安全性,那就太小看刀片电池的实力了。事实上,刀片电池在“成组”变成电池包搭载汉EV后,还给汉EV带来了安全之外的优势。

刀片电池的电芯被设计成了又长又薄的形状,形似“刀片”;而传统的三元锂动力电芯大多被设计成了一本书或者一本词典大小,被称为“块状电池”或者“方形电池”;还有的厂家将三元锂电池做成一个个圆柱形,和常见的五号电池类似。

在制作新能源车电池包的过程中,圆柱形电芯的空间利用率较低,因此未被广泛采用;块状电池的空间利用率好,但在成为电池包之前,需要先将几个或十几个块状电池捆扎在一起形成“模组”,再将若干个模组连接起来才能整合成电池包。刀片电池包则是将几十甚至上百个“刀片”密集排列在一起,直接固定在电池包内。

这使得刀片电池包内部的空间利用率比块状电池包的空间利用率提高了50%。这样一来,即便磷酸铁锂刀片电池的能量密度低于三元锂电池,汉EV电池包的带电量也可做到接近79kWh,与同等大小三元锂电池包的带电量接近。加之汉EV采用了更为高效的电机电控技术和低风阻设计,其工况续航里程可轻松达到605公里,超过很多采用三元锂电池的车型。

此外,就如同一根筷子一折就断,一把筷子很难折断的道理一样,上百片长度不到一米的刀片电池电芯紧密排列在一起,“团结的力量”令汉EV电池包的整体强度大大提升。在发生碰撞时,汉EV的电池包能给整车安全提供额外帮助。

  高度降低,优化空间和风阻系数

乘用车的电池包大多安装在车厢地板下的底盘上。如果电池包安装位置过低,离地间隙变小,势必影响车辆的通过性,并增加电池包磕底的机会。为了保证离地间隙,减少电池包磕底的机会,车厢地板就需要设计得更高些。但车厢地板抬高了,座椅位置就会变高,从而挤占乘员头部空间。如果想获得宽敞的头部空间,就需要把车厢的高度设计得再高些。但对于中大型轿车而言,车厢变高又会影响造型流线,增加风阻系数,进而增加能耗。这一对对矛盾在电动轿车的开发中很难实现完美平衡。

解决问题的最好办法在于降低电池包的厚度,让电池包不再“上下受气”。汉EV搭载的刀片电池包还有一个特点,就是“矮”——这是由于刀片电池电芯“苗条”的“身材”决定的。

汉EV搭载的刀片电池包的主体部分(连同电池包下方的底护板在内),垂直高度比采用块状电池的电池包矮了近50毫米,甚至比采用圆柱形电池的电池包还要矮。这个垂直高度的优势直接让利给车内空间和整车造型——在确保乘坐空间充裕的前提下,汉EV的整车造型依旧保持了轿跑车的优雅身段,并且创造出全球量产车前十名的风阻系数——0.233Cd。优秀的风阻系数带来了汉EV能耗下降,续航里程提升。

刀片电池被业内专家评价为“新能源车领域最漂亮的创新”。当刀片电池搭载汉EV后,它给整车带来的优势会得到进一步展现,带来更多漂亮的成绩。

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