【原】【頂皓新材?涂覆隔膜】雷洪鈞博士專欄｜“刀片電池”技術(shù)給電動(dòng)汽車發(fā)展帶來新福利

起點(diǎn)鋰電大數(shù)據(jù) 2021-04-15

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摘要：在2020年新春佳節(jié)來臨之際，“刀片電池”技術(shù)給電動(dòng)汽車發(fā)展帶來了新的福利。

快過年，每一個(gè)家庭的大門上，要倒貼一個(gè)“?！弊?，其寓意是福到了。清華大學(xué)歐陽明高教授一直為中國的電動(dòng)汽車發(fā)展站臺發(fā)聲，尤其是對寧德時(shí)代CTP和比亞迪“刀片電池”技術(shù)，給予了高度的肯定。筆者理解，在2020年新春佳節(jié)來臨之際，“刀片電池”技術(shù)給電動(dòng)汽車發(fā)展帶來了新的福利。

一、清華大學(xué)歐陽明高教授觀點(diǎn)

刀片電池，可以一片一片疊起來，剛度、強(qiáng)度非常好，還可做成結(jié)構(gòu)件。對車而言，車有多寬，電池可以做到多寬。搭載磷酸鐵鋰電池的乘用車也可以跑500公里以上。

歐陽明高教授(如圖1）的觀點(diǎn)：“刀片電池”技術(shù)在動(dòng)力電池能量密度方面具有里程碑意義。這是很重要的創(chuàng)新。”

”可以在現(xiàn)有材料體系基礎(chǔ)上大幅提升電池系統(tǒng)能量密度，進(jìn)而提升電動(dòng)汽車的續(xù)航里程，不需要改變材料體系，安全可控，同時(shí)，內(nèi)部零部件的減少，也降低了安全風(fēng)險(xiǎn)。”

比較好理解的是，電池一片一片疊起來。目前電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)一直是一片一片疊起來。如圖1所示。

其創(chuàng)新點(diǎn)是，車有多寬，電池可以做到多寬。以大客車為例，其寬度為2550mm。也是說，一片電池長度要大于2000mm。實(shí)際上，每一個(gè)廠家的每一個(gè)車型的寬度也不是定數(shù)，這給動(dòng)力電池廠家批量生產(chǎn)帶來新的挑戰(zhàn)。

可以這樣理解，“刀片電池”是軟包電池在工藝上的進(jìn)一步進(jìn)步和提升。

其里程碑意義是什么呢？比亞迪的“刀片電池”技術(shù)則將磷酸鐵鋰的應(yīng)用空間再次大幅提升。具體指標(biāo)有：體積比能量增加50%(備注：重量比能量是沒有增加的，但同樣的體積內(nèi)，可以裝更多電量）新車?yán)m(xù)航可達(dá)500-600km。壽命長達(dá)8年120萬公里，成本下降30%。（筆者備注：2019年底，動(dòng)力電池系統(tǒng)平均價(jià)格為1元/wh,如果能下降30%，則2020年底有可能到0.7元/wh。）

二、刀片電池為何可以壽命長達(dá)8年120萬公里呢？

大家看到和體會是，目前電動(dòng)汽車電池，是3年10萬公里已經(jīng)比較優(yōu)秀了。刀片電池為何可以壽命長達(dá)8年120萬公里呢？理解如下：

目前動(dòng)力系統(tǒng)集成工藝是，動(dòng)力電池廠家生產(chǎn)出來的是電池單體，電池包生產(chǎn)廠家把電池單體集成（單體并聯(lián)）為電池模組，在把電池模組串聯(lián)起來成為電池箱，到了主機(jī)廠，再把一箱一箱的電池箱串聯(lián)起來為一個(gè)電動(dòng)汽車的供電系統(tǒng)。

一句話，目前的動(dòng)力電池系統(tǒng)，生產(chǎn)線路太長，質(zhì)量保障系統(tǒng)太復(fù)雜，最后的動(dòng)力電池系統(tǒng)的壽命比電池單體壽命，就短了許多。但是通過工藝上的改進(jìn)，如果電芯可直接集成到電池包，就可以省去了電池模組組裝等環(huán)節(jié)，質(zhì)量更有保障。最后車上集成的電池系統(tǒng)壽命就可以接近單體電池壽命指標(biāo)。

三、“刀片電池”技術(shù)給電動(dòng)汽車發(fā)展帶來新福利

“刀片電池”技術(shù)給電動(dòng)汽車發(fā)展帶來了新福利，筆者的總結(jié)：

①磷酸鐵鋰電池安全性，保證了其在純電動(dòng)公交車站穩(wěn)腳跟，磷酸鐵鋰電池安全性體現(xiàn)在即使用電錐做實(shí)驗(yàn)，也不會起火，更不會爆炸了；

②“刀片電池”式磷酸鐵鋰電池，提升了純電動(dòng)客車的續(xù)航里程，接下來，發(fā)展500公里以上城際間級客運(yùn)班車，已經(jīng)必然的趨勢了；

③“刀片電池”式磷酸鐵鋰電池的安全性，高續(xù)航里程及低成本的優(yōu)勢，對未來的城市內(nèi)出租車（含網(wǎng)約車），全部替換為磷酸鐵鋰電池純電動(dòng)車，也是一個(gè)必然（備注：三元電池價(jià)格高一些）;再一個(gè)理由是，一個(gè)A級乘用車用“刀片電池”，可以裝到60度電，也不存在困難了，續(xù)航里程800公里乘用車的出現(xiàn)，已經(jīng)是預(yù)料之中的事情。

③“刀片電池”式的三元電池，一定能推動(dòng)大卡車電動(dòng)化的進(jìn)程，其電動(dòng)車?yán)m(xù)航里程1000公里，只是時(shí)間問題了。

總之，“刀片電池”技術(shù)對發(fā)展純電動(dòng)汽車具有普遍意義。

四、“刀片電池”的優(yōu)勢正面回復(fù)了目前行業(yè)發(fā)展過程中的質(zhì)疑

中國發(fā)展純電動(dòng)汽車實(shí)際上也是比較艱難的。歐陽明高教授說：“純電動(dòng)客車剛開始起步階段，也歷過一個(gè)比較艱難的過程，深圳公交剛開始電動(dòng)化時(shí)，包括充電樁的建設(shè)、電池的壽命、容量受到很大質(zhì)疑。公交公司普遍不愿接受?！肮P者認(rèn)為，到今天為止，質(zhì)疑同樣未斷，主要質(zhì)疑有：

①國外，尤其是日本是發(fā)展混合動(dòng)力汽車，中國的汽車技術(shù)不如人家是客觀的，中國人發(fā)展純電動(dòng)汽車，是彎道超車，彎道超車會翻車的；

②純電動(dòng)汽車，電池裝得越多，越不節(jié)能，提倡發(fā)展增程式電動(dòng)汽車；

③有專家認(rèn)為，甲醇汽車也是新能源汽車，發(fā)展新能源汽車，理應(yīng)多元化。

“刀片電池”技術(shù)的優(yōu)勢已經(jīng)正面回復(fù)上面的質(zhì)疑。

a)中國的電動(dòng)客車已經(jīng)是世界級一流客車，得到國際車界和外國客戶的認(rèn)可。中國已經(jīng)沒有國外品牌的公交車和外國的長途客車了。“彎道超車會翻車的“的觀點(diǎn)已經(jīng)沒有市場了。

b)“發(fā)展增程式汽車“提倡源于美國，在中國提倡10年了。但是中國新能源汽車85%以上的是純電動(dòng)汽車，這個(gè)是客觀的事情。純電動(dòng)汽車優(yōu)于“增程式“，2021年就不再會有人(專家）質(zhì)疑了。理由是“增程式“是彌補(bǔ)純電動(dòng)汽車?yán)锍滩蛔愣霈F(xiàn)的技術(shù)。今天的純電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程可以實(shí)現(xiàn)800公里了，與傳統(tǒng)燃油車?yán)m(xù)航里程可以比肩了，自然就沒有里程不足說法的市場空間了。

c)電動(dòng)汽車不節(jié)能、不環(huán)保的質(zhì)疑，是拿產(chǎn)業(yè)鏈在說事。而汽車產(chǎn)業(yè)鏈很長，產(chǎn)業(yè)鏈上不環(huán)保的節(jié)點(diǎn)多的是。電動(dòng)汽車是節(jié)能和環(huán)保產(chǎn)品，已經(jīng)是普通人都能理解的事情。

d)電動(dòng)汽車不安全的質(zhì)疑。汽車要不斷提高安全性是汽車人永恒的任務(wù)。目前電動(dòng)公交車的安全性，與燃油車相比，已經(jīng)沒有人懷疑了。即使目前三元電池的乘用車被媒體曝光自燃的現(xiàn)象較高，實(shí)際上也是工程質(zhì)量問題。筆者理解，如果三元電池系統(tǒng)質(zhì)量目前滿足不了乘用車的要求，換成刀片式磷酸鐵鋰電池，純電動(dòng)乘用車不就也安全了嗎？

五、“刀片電池”給行業(yè)發(fā)展提供的新思考

“刀片電池”是工藝上改進(jìn)，相對材料體系上的革命，更接近工程上的推廣應(yīng)用?！暗镀姵亍?，能使磷酸鐵鋰的體積比能量增加50%，新車?yán)m(xù)航可達(dá)500-600km，壽命長達(dá)8年120萬公里，成本下降30%；能將目前動(dòng)力電池系統(tǒng)平均價(jià)格為1元/wh,下降30%，即0.7元/wh。這樣給行業(yè)發(fā)展帶來如下的思考:

①電動(dòng)汽車使用儲能電池供電，比其他在車上發(fā)電技術(shù)優(yōu)勢明顯。理由是，車為運(yùn)輸工具，不是電能生產(chǎn)設(shè)備。發(fā)電設(shè)備理應(yīng)在地面上的生產(chǎn)車間里。

②是充電還是換電的討論。有大專家呼吁，提倡出租車換電，是經(jīng)濟(jì)可行的。實(shí)際上，2007年開始，換電模式已經(jīng)在我國多地的公交企業(yè)試過多次了，已經(jīng)被證明此模式不適宜我國的公交企業(yè)。出租車是乘用車，而同一個(gè)型號的乘用車，一年不生產(chǎn)10萬臺是虧損的。一個(gè)城市的出租車（乘用車）的一個(gè)規(guī)格能做到10萬輛規(guī)模嗎？換電站能給不同的廠家（不同規(guī)格）的出租車換電嗎？一句話，出租車換電模式，不具有普遍性，是一個(gè)比較淺顯的道理。

③燃料電池用到車上就是一個(gè)發(fā)電系統(tǒng)。車上燃料電池發(fā)電系統(tǒng)，其重量（體積）比能量與儲能電池要低得多。還有一個(gè)問題，燃料電池是一個(gè)恒定發(fā)電系統(tǒng)，滿足不了汽車負(fù)載多變的工況。一句話，燃料電池只能是增程器而已。如果“刀片電池”能解決了續(xù)航問題，燃料電池要用到汽車的空間在哪里呢？

注：本文作者雷洪鈞博士為揚(yáng)子江汽車公司高級工程師，中國新能源企業(yè)家俱樂部專家委員會主任