汽车葫芦圈|刀片电池与三元锂电池的正面较量

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总编 | 钟昆
作者 | 黄拓
编辑 | 林晓娟
来自汽车葫芦圈的报道
谁能干掉特斯拉？此前被大家寄予厚望的奔驰EQC和奥迪e-tron ，如今看来基本没戏。
与其寄托于这些海外品牌，不如将这种期待寄托于中国品牌来得更为实际。
要续航还要性能，特斯拉确实为纯电动汽车做出了“榜样” ，当然这一切最重要还是归功于其搭载的能量密度很高的三元锂电池。

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▲比亚迪汉
搭载刀片电池的比亚迪汉EV即将到来，它的入市难免会直面与特斯拉Model 3的竞争，毕竟，无论从续航里程还是加速性能，比亚迪汉EV都有着不输特斯拉Model 3的实力。
如此看来，刀片电池显然是电池技术的一次重大突破，过去磷酸铁锂电池之所以被三元锂电池逐步取代，原因就在于其续航短、能量密度低，而基于磷酸铁锂技术的刀片电池显然已经克服了这些难点。

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▲特斯拉Model 3
然而，对于能量密度的不理性追求使得三元锂电池在安全性方面的先天不足得到了进一步的放大。
虽然高能量密度的三元锂电池带来了超长续航以及更强的性能，但回归到汽车的本质，一味追求极致性能，而缺乏对“安全”足够的把控无不等同于“耍流氓” 。
而随着基于磷酸铁锂技术的比亚迪刀片电池的出现，曾经被三元锂电池打得五体投地的磷酸铁锂电池也终于可以挺直腰杆正面反击了。
一“刺”见真章，
刀片电池果真香

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为何人们对于新能源汽车的安全相比传统油车更加在意呢？恐怕这主要还是出于消费者对于电池可靠性的担心，而对于一向追求安全的比亚迪，其董事长兼总裁王传福曾表示：刀片电池将把自燃这个词从新能源汽车的字典里彻底抹掉。
那如何判定动力电池的安全性能呢？或许通过极端的动力电池“针刺测试” ，一“刺”即可见真章。
针刺试验是业界公认电池安全测试中的“珠穆朗玛峰” ，可以说，只有通过针刺试验的动力电池才能算得上攀登了这座高峰，才算得上是“王者” 。
简单来说，针刺试验是通过一个金属针刺穿电池外壳，并完全贯穿电池体，造成电池内部发生短路。

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不久前，比亚迪就针对比亚迪汉EV搭载的刀片电池，与传统三元锂电池以及传统磷酸铁锂电池进行了一场针刺试验的对比测试。
同时，为了更为直观的感受电池在针刺后的温度变化，还在三种电池上放置了鸡蛋液作为参照物。

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而试验的结果则是，在同样的测试条件下，作为目前特斯拉Model 3等大部分电动汽车所使用的动力电池，三元锂电池在针刺瞬间出现剧烈的温度变化，表面温度迅速超过500℃ ，并发生极端热失控，开始剧烈燃烧，电池表面的鸡蛋被炸飞。
传统磷酸铁锂电池在被穿透后无明火，有烟雾从电池卸压阀喷出，表面温度达到了200℃~400℃ ，电池表面的鸡蛋被高温烤焦。

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▲比亚迪刀片电池分页标题
那比亚迪汉EV所搭载的刀片电池在针刺试验中又有何表现呢？在同等条件下，钢针从刀片电池中央穿透其极板后，电池壳体没有出现鼓胀、冒烟，更没有明火，而放置在电池上方的鸡蛋液也基本无变化，此时电池外壳温度仅仅只有30℃左右。
事实上，最新的强制性国标相较于2015版在已有的项目中进行了修改，取消了许多试验项目，其中就包含了针刺试验。
因为，在从此前的针刺试验中，传统磷酸铁锂电池和三元锂电池无论怎样都无法通过该试验。
而此番比亚迪对三种动力电池的针刺试验也进一步验证了传统磷酸铁锂电池和三元锂电池是无法通过苛刻的针刺试验的。

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相反，比亚迪汉EV搭载的刀片电池能够轻松通过针刺试验，不得不说，刀片电池在安全性、稳定性方面是超越传统铁锂电池和三元锂电池。
由此可见，比亚迪汉EV相较于特斯拉Model 3在电池方面有着一边倒的优势。
刀片电池让消费者不当“小白鼠”
针刺试验的结果显而易见，刀片电池完胜三元锂电池，但仅仅解决了稳定性和安全性，能否预示着刀片电池就真正战胜了三元锂电池呢？答案肯定是否定的，除了安全问题外，消费者对于新能源汽车电池方面的另一个关注点则是寿命。

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▲传统动力电池组
对于消费者而言，谁都不愿做试验“小白鼠” 。毕竟，电动汽车的电池寿命短就意味着电池衰减快，由此则会让消费者承担更多在续航和成本上的损失。在这一方面，传统的磷酸铁锂电池相较于三元锂电池则有着先天上的优势。
对于新能源汽车三元锂电池的寿命，一般是根据电池循环使用次数来进行衡量的，而三元锂电池的容量是会随着充放电次数的增加而不断衰减的。
在相关实验室中，以1C的充放电倍率给三元锂电池持续充放电，经过1000次充电循环后，电池容量降至新电池状态的80% 。

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当然，理论上来讲，三元锂电池寿命可以做到2000次充放电循环，但实际上，除了充放电次数之外，电池寿命还跟外部温度环境、充电习惯等用车环境有关，而这些都会导致锂电池内部发生不可逆的电化学反应，从而导致电池容量的下降。
因此，一般而言，实际用车状态下搭载三元锂电池的车辆的电池寿命也最多也只能做到1000多次。

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然而，刀片电池则是基于磷酸铁锂电池而来，因此具备磷酸铁锂电池的所有优势，得益于磷酸铁锂材料可逆性好、电位低（稳定性好）、充放电过程中膨胀小的优点，比亚迪刀片电池的寿命也能够得到极大的延长。
此外，除了基于磷酸铁锂电池的刀片电池具备更长的寿命之外，比亚迪还为汉EV装配上了先进的热管理系统，在换热效率方面可以维持在较高的水平，使得电芯的工作温度始终保持在最佳状态，从而提升了电芯平均使用寿命。
而比亚迪官方也表示，刀片电池循环充放电寿命可达3000次，里程寿命120万公里，这些优势，显然是三元锂电池无法匹及的。
刀片电池助汉EV续航破600公里

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安全之上，解决续航则成为全行业的重点突破问题。
从这一点上，不得不承认三元锂电池具备很强的续航能力。得益于三元材料的电压平台比磷酸铁锂高，而电压平台越高，比容量越大，在相同的体积或是重量下，甚至同样安时的电池，电压平台比较高的三元材料锂电池续航里程则更远。分页标题

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▲松下为特斯拉Model 3提供的21700型号的电池
正是因为如此，电池阴极采用镍钴铝配比为8:1:1 ，型号为21700的圆柱三元锂电池的特斯拉Model 3才能够做到最大668公里的续航。
不过，受电池材料本身结构所限，一味地压榨电池的能量密度，使得电池能量密度越高，电池的稳定性必然就越差。
相反，磷酸铁锂的能量密度是完全无法与三元锂媲美的，然而基于磷酸铁锂打造的刀片电池，为何能让比亚迪汉EV做到超过600公里的续航的呢？这就不得不提到刀片电池的GCTP封装技术。

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▲比亚迪刀片电池
由于比亚迪刀片电池采用的是方壳长电芯，电芯采用扁平化的设计，最大长度达到2.5米，是传统磷酸铁锂电池的10倍以上。
并采用了GCTP封装技术，能够将电芯直接集成为电池包中，从而省去了中间模组环节，提升电池PACK的包内空间利用率，增加了电池容量。

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如此一来，刀片电池虽说并未提升电池能量密度，但通过先进的封装方式，以极端的空间利用率，提升了整个电池组的“体积比能量密度” ，从而在动力电池物理层面提升了整体的“能量密度” ，从而使得比亚迪汉EV整个电池组的续航能力能够与特斯拉Model 3长续航版媲美。
至此，比亚迪汉EV所搭载的刀片电池，不仅解决了三元锂电池先天的不稳定性，更是解决了传统磷酸铁锂电池续航能力差的问题，从而兼备了安全与续航这一对“矛盾体” 。
总结：

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当行业都在无限追求三元锂电池带来的高密度、高续航时，比亚迪却始终把安全放在首位，坚持稳定性更高的磷酸铁锂电池的研发，并在技术上不断自主创新。
此次刀片电池的推出，不仅能让动力电池技术回归到以安全为重的正轨上，更是为电动汽车市场带来了全新的理念与方式。
比亚迪汉EV搭载的刀片电池，不仅拥有媲美了三元锂电池的续航能力，同时还延续了磷酸铁锂电池的稳定性，对于用户来说一来解决了续航问题，二来则更会令人放心，可以说真正做到了目前纯电动汽车最优的方式。
【汽车葫芦圈|刀片电池与三元锂电池的正面较量】毫无疑问，在电池的对决上，比亚迪汉EV可以说让特斯拉Model 3不得不服。