比亚迪的刀片电池技术你了解多少

比亚迪“刀片电池”通过结构创新，在成组时可以跳过“模组”，大幅提高了体积利用率，最终达成在同样的空间内装入更多电芯的设计目标。相较传统的有模组电池包，“刀片电池”的体积利用率提升了50%以上！

集微网消息，3月29日，备受关注的比亚迪刀片电池正式揭开面纱。当日，比亚迪举行线上发布会，首次对外公布了“刀片电池”顺利通过“针刺试验”的完整测试视频。同时宣布首款搭载“刀片电池”的产品将是旗下全新的C级轿车--汉EV，其综合工况下的续航里程达到605公里，百公里加速3.9秒。

何为“刀片电池”呢？目前新能源车的两种主流电池，一种是磷酸铁锂电池，另一种是三元锂电池。从材料来说，“刀片电池”也属主流类型中的一类：磷酸铁锂电池，因为其外形长度较长，厚度较薄而因此得名。

随着用户对电动车的续航能力的要求逐渐提升，而在车身底部空间有限的情况下，传统技术中的电池组技术都降低了电池包体内部空间的利用率，导致电池包中单体电池的体积之和与包体体积的比值过低，能量密度无法满足用户对电动车的续航能力的需求，其也逐渐成为制约电动车发展的重要因素。

另外，目前电池包的组装过程繁琐、组装工序复杂，需要先组装成电池模组，再将电池模组安装在包体内，增加了人力、物力等成本。同时因需要多次组装工序，在电池包的组装过程中，不良率提高、多次组装增加了电池包出现松动、安装不牢固的可能性，对电池包的品质造成不良影响，并且电池包的稳定性下降、可靠性降低。

在这种技术背景下，“刀片电池”应用而生，比亚迪在19年6月21日申请了一项名为“电池包、电动车和储能装置”的发明专利（申请号：201910542987.2），申请人为比亚迪股份有限公司。

根据目前公开的专利资料，让我们一起来看看这项“刀片电池”技术吧。

如上图所示为传统技术中电池包的组成结构，电池包10的包体200多由宽度方向横梁500、长度方向横梁600分割成多个电池模组400的安装区域。电池模组包括依次排列的多个单体电池，单体电池排列形成电池阵列，在电池阵列外部设置有端梁和侧梁，同时包含端梁和侧梁围成的容纳电池阵列空间。端梁和侧梁通过螺钉或者通过拉杆等其他连接件连接，来对电池阵列进行固定。

但是由于螺钉等结构固定在宽度方向横梁上，浪费了空间，同时因为加入了螺钉等连接接件，不但增加了产品整体的重量，而且降低了能量密度，使得电池包整体体积的利用率下降。

如上图为该专利中的“刀片电池”包的剖视图，可以看到多个单体电池100设于包体200内，包体是用于容纳多个单体电池100的外壳，由托盘210和上盖220组成，托盘和上盖构造出多个单体电池的容纳空间，因此单体电池可以容纳在托盘中，并由上盖封盖。

首先我们说说这样布置的优点，通过限定单体电池的体积之和与电池包的体积的比例，即将V1/V2≥55%，可以提高电池包的空间利用率，在电池包内可以布置更多的单体电池。即在单位空间内布置更多的能量提供结构，由此可以提高能量密度，从而在不扩大占用空间的情况下提高续航能力。同时在组装电池包的过程中，降低成本，并且提高品质和电池包的可靠性。

从图中也可以看到，电池本体的长度远大于其宽度，并且在电池包内沿第一方向布置，沿第二方向排列，长单体排列并放置在电池包中，形成体积利用率在55%以上的电池包，提高了空间利用率，提高能量密度和使用该电池包的电动车续航能力。

从下图的爆炸图中可以更加清楚的看到其结构构成。

单体电池100的长度延伸在电池包10的整个宽度方向B上，即沿电池包的宽度方向B，单体电池由包体200一侧延伸到另一侧，单体电池的长度在电池包的宽度方向B上进行填充。由于包体在方向B上无法放置两个及以上的单体电池，因此单体电池的长度方向上的两端可以配合于方向B上相对的两侧壁，例如进行包体的固定。

由此看来，包体内部无需宽度方向横梁和长度方向横梁，直接通过连接的单体电池承担中间梁的作用，极大的简化了包体的结构，且减少了中间梁占用的空间以及单体电池的安装结构占用的空间，从而进一步提高空间利用率，以进一步提高续航能力。

最后我们来看看这个电池包应用在实际的车辆上时的场景吧。

如上图所示为该电池包应用于实际车辆上的渲染图，电池包体200可以包括与车身配合连接的车用托盘210，形成与车身配合容纳并承载单体电池100的结构，这个车用托盘用于容纳并安装单体电池。当单体电池安装到车用托盘中后，该车用托盘可以通过紧固件安装到车身上，例如悬挂在电动车的底盘上，并起到容纳和承重作用。

我们知道在电动车的开发中，对于单体电池的电压要求是事先确定好的，这使得单体电池的体积成定值在使用相同化学体系材料的基础时，其单体电池中所容纳的材料量是一定的。因此，通过设计电池本体的长度L和宽度H的比值，可在一定体积下使电池包进行合理的扁长化。

这样一方面利于在电池包内的整体排布、提高电池包的空间利用率、扩大电池包的能量密度，同时进而增强电池包的续航能力，另一方面能够保证单体电池具有足够大的散热面积，能够及时将内部的热量传导至外部，防止热量在内聚集，从而匹配较高的能量密度，支持续航能力的提升。

以上就是比亚迪的“刀片电池”技术，比亚迪“刀片电池”通过结构创新，在成组时可以跳过“模组”，大幅提高了体积利用率，最终达成在同样的空间内装入更多电芯的设计目标。相较传统的有模组电池包，“刀片电池”的体积利用率提升了50%以上！在大幅提升系统质量能量密度以及体积能量密度的同时，也使得电池系统的复杂度大幅下降，由此也带来了更高的产品稳定性和更低的故障率，给消费者带来了兼具高安全以及高品质的新能源汽车！