众所周知,得益于刀片电池独特的结构设计,单位体积下可以布置更多的电芯,所以纵使比亚迪的刀片电池能量密度不高,车辆的续航里程也要高于大部分磷酸铁锂甚至是三元锂电池车型。那刀片电池能量密度多少?相关知识介绍如下!
如比亚迪汉EV,所搭载的刀片电池容量为72kWh,NEDC续航可达605公里,而其他同样是搭载了70kWh磷酸铁锂电池的车型,NEDC续航却只有500公里。这是因为刀片电池相比传统的磷酸铁锂电池,在结构和工艺上做了创新。
传统动力电池结构一般为电芯单体-模组-电池包,刀片电池则直接取消了模组,每片电芯单体充当起结构件的角色。外加采用了叠片工艺,使电池包的空间利用率提升了50%,这样就能装上更多的电芯,电池容量大幅提升,体积能量密度达320Wh/L。
第一代刀片电池是于2020年3月发布,时至今日已经有3年时间,虽然依旧是领先于业内的电池技术,但也到了需要进行技术革新的时候。
内部人士透露,比亚迪的第二代刀片电池能量密度可达180Wh/kg,能够与目前主流的三元锂电池相媲美,再加上刀片电池的独特工艺,搭载第二代刀片电池的车辆,可以在维持长续航的同时降低车重,继而优化能耗提高实际续航达成率。
1、三元锂能量密度更高
刀片电池是磷酸铁锂电池,能量密度低一直是磷酸铁锂电池的缺陷。比亚迪第一代刀片电池的能量密度是140Wh/kg,而主流的三元锂电池能量密度可达180Wh/kg,部分早已超200Wh/kg,如宁德时代的Ni55电池能量密度可达250Wh/kg;
2、续航接近三元锂
虽然能量密度低,但刀片电池通过结构、工艺创新,把电池包利用率提升了50%,即同体积的情况下,能够装上更多的电芯,从而提高了电池包的容量,体积能量密度从251Wh/L提高至320Wh/L。相比传统磷酸铁锂电池,续航能力大幅提升。如首搭刀片电池的比亚迪汉,动力电池容量77kWh,NEDC续航可达605km;
3、刀片电池寿命更长
刀片电池寿命是普通三元锂电池的3倍,充放电循环寿命超3000次,即充放电3000次后电池衰减低于20%。而三元锂电池充放电次数一般为2000次。比亚迪方面称刀片电池寿命为8年120万公里;
4、刀片电池安全性更高
安全性是刀片电池最大的优势,刀片电池通过了针刺穿透测试,穿透后无明火、无烟、电池表面温度仅有30至60度。传统的磷酸铁锂电池无明火、有烟,表面温度达到200℃~400℃,而三元锂针刺后瞬间出现升温超500度,并开始剧烈燃烧;
5、刀片电池低温性能更差
无论是磷酸铁锂还是三元锂电池,都存在低温性能差的问题,但相比之下,磷酸铁锂的耐低温性能更差,而刀片电池为磷酸铁锂电池,但因为采用了叠片式工艺,比传统的卷绕工艺低温性能更好一些。刀片电池-20℃以上放电容量剩下60%-70%,低温下限值为-20℃,而三元锂电池可以达到-30℃;
6、刀片电池成本更低
2022年原材料大幅上涨之前,行业平均磷酸铁锂电池成本0.6元/Wh,三元电池0.8元/Wh,而刀片电池成本可低至0.42元/Wh。三元锂电池生产成本高,电池材料的镍和钴两种金属材料价格高,且价格波动大,而刀片电池成本更为可控。特斯拉也计划采购刀片电池,整车成本或可降低30%;
7、制造工艺要求高
刀片电池采用的是叠片工艺,相比传统的卷绕工艺,空间利用率高、尺寸更灵活、能量密度高,但生产工艺要求高,对设备要求高。比亚迪刀片电池生产线已达工业4.0水准,生产车间、工序、条线遍布高精度传感器,自动化程度达到国际一流水平,才能实现有效确保电池的生产质量及生产成本。
从2020年比亚迪推出刀片电池技术至今,所有搭载了刀片电池的比亚迪车型用的都是磷酸铁锂,目前比亚迪品牌旗下,包括腾势、仰望的所有车型,都没有任何一款使用三元锂电池的。与其说是比亚迪不用三元锂电池,不如说磷酸铁锂电池更适合作为主打安全可靠的刀片电池。尽管近几年各大车企都在电池安全性方面下功夫,但仿佛还是无法撼动比亚迪刀片电池的地位,目前只要一提到安全的电池,大家第一时间还是会先想到刀片电池。
1、磷酸铁锂电池更安全
比亚迪的刀片电池之所以能够具备极高的安全性,与其正极材料磷酸铁锂有很大的关系,一般磷酸铁锂电池只有达到800℃才会出现热失控,而三元锂电池则是达到250℃就会出现热失控。
在针刺试验中,磷酸铁锂电池可以做到电池表面无明火,温度最高上升至200℃-400℃;而三元锂电池在经过针刺后,表面温度会突升至500度以上,同时起火爆燃,因此比亚迪选择磷酸铁锂的主要原因之一就是安全性高。
2、磷酸铁锂电池的使用寿命更长
正常来说,单体三元锂电池的充放电循环寿命为2000次,而磷酸铁锂电池则可以达到3000次以上,虽然磷酸铁锂电池成组后会因为一致性较差导致实际寿命缩减,但是其寿命依旧长于三元锂。
3、磷酸铁锂电池的成本更低
三元锂电池之所以成本更高,主要是因为使用了镍、锰以及钴这样的贵金属,相比之下磷酸铁锂电池的原材料成本会更低。而且比亚迪的刀片电池目前做到了自主生产,因此电池成本基本掌控在自己手上,电池成本缩减了,就能够在车辆的其他地方增加成本,以此提高产品力和性价比。
4、比亚迪解决了磷酸铁锂电池的痛点
与三元锂电池相比,磷酸铁锂电池的痛点就在于不耐低温、能量密度低以及一致性差,对此比亚迪通过热泵空调、先进的电池温度管理系统、热管理技术等方案来解决电池不耐低温、一致性差的问题,像比亚迪汉EV此前就在某汽车媒体的冬季续航实测中斩获续航达成率第一。
此外,得益于刀片电池的结构特性,电池在成组时可以直接跳过模组化,比传统电池包提高了50%以上的体积利用率,同样的体积也就可以容纳更多电芯,最后也就使得刀片电池的续航能力非常接近三元锂。
总结:截至目前比亚迪的刀片电池装机量已经仅次于宁德时代,并开始向更多品牌提供刀片电池产品。预计在第二代刀片电池上市后,有望会影响到宁德时代的“宁王”地位,就让我们拭目以待吧。
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