刀片电池能否担当主流乘用车最佳解决方案的重任

（文章来源：CBEA）
动力电池业发展至今，一直追求在有限的空间内，用尽量轻、尽量少的材料让移动交通工具获得更大的能量。“因此，业内持续开展创新中的一个重要方向就是：尽量充分地利用空间，在保证安全的情况下，减少不产生能量的辅助零部件，我们称之为‘结构创新’”。杨红新认为，长而薄的刀片结构电芯散热性明显提高，而且本身可以作为结构件，叠加无模组技术，可以使安全性更好、成本更低、体积能量更高，“预计将是未来动力电池的主流发展方向，蜂巢能源也已经在这个领域进行了重点布局。”

从公开的参数看，比亚迪的“刀片电芯”长度预装在比亚迪自家车型“汉”上的“刀片”，可谓量身定制。但比亚迪汉是C级车，这种长刀片电芯是否适合市场上其他级别主销品牌的整车呢？“产品灵活适配性是衡量一个产品发展前景的重要指标，从节约行业资源的角度上讲，适配性高的零部件可以扩大单品的生产规模，减少浪费，从而整体上降低成本。” 杨红新认为，目前，通用标准模组的底层逻辑正是如此。各个品牌的车上都用同一规格的355模组或者590模组，使单一型号能够达到工业化规模生产，从而降低成本。

那么，为什么说这个“合适的”标准很重要呢？一方面可以规模化量产，降低成本；另一方面可以满足多种主流车型的需求，降低新车在设计、研发上的难度，利于整个电动汽车产业的发展。事实上，在研发长电芯尺寸上，国内已经有不少电池企业在这方面进行尝试并取得积极进展。杨红新表示，“蜂巢能源正是基于这种设计思路，我们开发了长叠片L6电芯，L代表Long cell, 6代表600mm左右的长度。这款产品L6规格的电芯具有两种排布方式，可以覆盖到市场上主销的80%的车型。”

杨红新认为，从布置灵活性、车型适配性、与传统590模组通用性、可制造性等方面，600mm左右长度的L6电芯，匹配度更高，可以覆盖从A0到D级车的需求，可以说是结合市场主流车型的需求确定的相对最合适的长度。早在2019年4月的上海国际车展上，蜂巢能源首次亮相就展示了这款L6产品。

在汽车应用的场景下，动力电池是几百只串并联地使用，质量一致性、性能、安全比效率更重要，对制造工艺要求极为严苛。事实上，近年来不断发生的新能源汽车安全事故，源头也多在电池制造这块。而深究其原因，杨红新认为这也是与电动汽车发展之初，动力电池多是由3C消费类电池直接承袭过来有关。传统3C电池制造主要采用卷绕工艺，但是从车用场景来看，“在当前及下一代动力电池的技术路线图下，与导热和导电均匀、高生产速度、低成本等完美结合的新一代叠片技术将是重点发展方向。”

此次比亚迪发布的“刀片电池”，其创新和量产的重要支撑正是其重庆工厂采用的叠片工艺产线。叠片工艺天然就是为长电芯制造而生的，在长电芯的制造过程中，叠片工艺比卷绕工艺更有优势。对于电池新势力企业，其优势就是可从高起点切入，可直接采用基于未来趋势的创新工艺、创新产线和创新结构。蜂巢能源自2018年进入行业就一直倡导动力电池“从‘卷时代’迈入‘叠时代’”也正是如此。

值得注意的是，电芯越长，其在生产过程中的对齐度、效率、良品率等都将受到影响，这对很多企业都是较大的挑战。蜂巢能源对此做了深入研究，推出的长电芯L6可谓在长短之间找到了一个相对平衡点，不仅在通用性、适配性方面表现优异，而且在良率控制和大规模工业化量产方面优势明显。杨红新表示，“目前，蜂巢能源已经顺利投产的车规级AI智能工厂一期项目，已经成熟掌握了全球领先的高速叠片工艺技术，已经可以实现L6电芯的高效率大批量生产。”

“刀片电池”发布会上，比亚迪董事长王传福表示，比亚迪刀片电池将改变行业对三元电池的依赖，将动力电池的技术路线回归正道。作出此判断是基于“刀片磷酸铁锂电池”可以实现乘用车600km的续航，且更安全。

杨红新认为，比亚迪通过刀片结构设计，大幅提升电池包整体体积利用率，使得电池包的容量大幅提升，进而使得续航里程也随之提升。事实上，动力电池业的创新从本质上是为提升体积能量密度和质量能量密度。其中材料创新是最基础最重要的，即在有限的电芯壳体内装入更多的活性材料，“所以动力电池业一路走来，从磷酸铁锂到NCM111、NCM523、NCM811……，在持续减少钴含量降低成本的同时，也在不断提升能量密度，持续进化。”

磷酸铁锂材料相较于三元材料，质量能量密度仍有“短板”。杨红新表示，“刀片电池与现有尺寸的铁锂电池相比，是一种结构和制造工艺的创新，但铁锂材料能量密度相对较低的‘瓶颈’还需要突破。当消费者、整车、电池企业在追求700km、800km甚至更长续航里程的时候，磷酸铁锂仅通过电池包结构创新难度仍然较大。”

此外，也有业内人士认为比亚迪汉是C级车，可为其电池包提供足够大的空间，装配刀片铁锂后，续航能达到600Km。“而对于更多的主流A/B级乘用车，电池包空间相对有限，进而电芯尺寸也不能‘过长’，要实现更长的续航里程，还是要从质量能量密度着手。”

值得一提的是，比亚迪“刀片电池”是结构创新，那么既然是造型差异，该造型是不是在其他材料上也同样有效？“三元刀片，四元刀片，无钴刀片……”等只要能系统地解决安全性问题，控制好材料产气等相关问题，是不是也都可以有？大电芯三元、四元、乃至无钴产品都将具有更广阔的应用空间，这样可以极大丰富整车多场景应用下的里程选择，让主机厂有更大的选择空间。

据了解，目前蜂巢能源基于叠片L6电芯搭配不同化学体系的动力电池已经可以覆盖从450Km-850Km的市场大部分主流车型。比如蜂巢无钴材料和三元材料的L6电芯等，就可以支持A/B级乘用车实现600Km-700Km续航。蜂巢能源2019年7月发布的无钴材料电芯，目前已经完成了绝大部分的研发测试工作。“我们蜂巢能源推出的叠片无钴长电芯在能量密度上已经可以媲美811，安全性和寿命要远超811，同时成本又比目前的811低很多，将是一种大有希望的新材料体系。”杨红新表示。

“比亚迪“刀片电池”的创新再一次挖掘了磷酸铁锂电池的潜力，拓宽了其应用场景。事实上，业内很多企业也在继续挖掘三元、四元、无钴等多种材料体系的价值和最佳应用场景。” 杨红新认为，相关企业新技术、新工艺的不断涌现，如蜂巢能源正在开发LCTP技术，使用L6电芯叠加无模组PACK，产品方面，L6-铁锂、L6-无钴和L6-三元都在同步开发中（预计在2021年年初量产），都将为电动汽车产业的发展提供更多支撑和更多完美的解决方案。

当然，市场在持续发展，行业各方的探索不应止步，动力电池业发展只有在开放探讨的过程中才能持续完善，电池人在追求技术进步的道路上永无止境。
（责任编辑：fqj）