電池知識
鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源
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鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源
【文/汽車電子設計朱玉龍】比亞迪的直播會涉及到比亞迪重大轉向的十字路口，包括電池剝離、公布新一代電池技術。但是這里又存在一個核心的問題，之前的電池的產量要怎么樣依據不同的需求進行分配，比亞迪乘用車作為絕對大客戶和后續國內外車企電池系統要怎么樣匹配等。
刀片電池的核心賣點
電池安全性：這個其實緊要有兩個特點，一個結構上電池比較薄和長，目前在軟包上做的LFP電芯，其實和這個差不多。刀片電池的做法在我們之前的355/390軟包上可以把電芯做成138Ah的電芯，這個是目前比較大的優點。
不同結構和容量的LFP和大容量方殼三元電芯比國標針刺試驗，這個問題我們之前在2017年的時候有過定論，當時比亞迪自己的Roadmap也是主力轉向三元，這里存在一個轉向的問題。
圖1比亞迪公布的三種自己的電芯的比較實驗
備注：從語境來看，三元電池這條產品線，是2019年比亞迪所有的純電動都在用的。而下一步往磷酸鐵鋰走，能量密度降下來、成組率通過電芯的結構特性來補償。目前來說等于兩條產品線并行走，從安全性、成本來看，LFP刀片電池是比亞迪認為的優選路線。
圖2電池的技術路線問題
電池系統設計上的迭代
刀片電池緊要是通過結構創新，在成組時跳過“模組”，通過提高體積利用率達成在同樣的空間內裝入更多電芯的設計目標。但是這里存在三代電池的問題，如下圖所示：
a)Gen0：早期純電動車的設計，采用75Ah的磷酸鐵鋰電芯，這個我們不去追溯了。
b)第一代電池系統（比亞迪王朝系列）：基于原有車型設計改制，以秦EV為例子，模組采用復合的模組，有幾種不同的形狀，緊要的特點就是盡可能把電池塞進去。這個時候是從NCM523和NCM622的電池為代表，電芯的容量從100Ah升級到135Ah（173*112.5*50）
c)第二代電池系統（e網車型）：采用e平臺的系統，這個已經開始從上述的第一代的改為扁平化、單層模組設計的思路，重點是一套電池系統傾覆多個車型，和驅動系統相同也是模塊化的，電芯也是采取135Ah（173*112.5*50）
d)第三代電池系統（漢EV）：就是這一代電池，賣點是平整化，安全性，這顆138Ah的電芯成本上目前還不清楚，應當是比走三元路線低一些。
圖3比亞迪的三代電池系統
從目前來看，要這個電芯由于長度規格目前固定，所以整包的尺寸2.4米*1.2米，高度方向上面可以做到110mm左右，倘若疊二層也可以新增一部分電量。
我們可以看到，這個電芯倘若要符合MEB、BEV3或者e-TGNA的規格，要在電芯的長度方向上面做調整。也就是說，比亞迪的這次是把電芯公布為一個產品，可以就目前比亞迪乘用車所做的電池設計做匹配性改進。
由于電池的結構變化，使得托盤的設計也徹底做了變化，取消了電池殼體的結構梁，使用刀片電池的每個電芯殼體充當電池的梁，把電池系統的結構強度建立在電芯的結構之上。
并且借鑒蜂窩鋁板結構原理，上下兩面，黏貼兩個高強度板，形成蜂窩鋁板。這里的問題，倘若出現側碰或者其他的碰撞，電芯的結構是筆直承接力的。幾乎所有車企之前的碰撞設計，都是通過車身和電池系統的結構組合，讓碰撞不能擠壓到電芯，碰撞之后盡可能電芯是完整的。
倘若按照這樣的設計思路，其實很難把刀片電池搬到三元上，這樣的整體結構設計思路，電池在極端條件下是要破損，就非得要自己的安全性作為保障。
這里還有一個潛在的問題，就是碰撞或者受到其他力的特點，單個破損以后，串聯的并不好修，而且這種結構要拆解再組合關于上下部分的膠水+電芯之間的膠水要求比較高。
圖4比亞迪的刀片電芯
前幾日蜂巢也在談到方殼電芯的進化路線，從148寬度的電芯到MEB220寬度的電芯，再到330-400mm左右。倘若圍繞疊片工藝只要在裁片的方向上做調整，厚度可以從軟包的10-14mm，增厚到25-30mm。我覺得刀片的做法有些激進。但是這種進化路線，代表著電芯工藝的計劃發展方向。
圖5方殼電芯的尺寸迭代方向
小結：從卷繞工藝，到層疊工藝的改變，比亞迪、三星SDI都進行了戰略性的調整，加上原有的蜂巢。倘若下一步LGChem和SKI也做點調整，這事情就比較有意思了。
我覺得這次比亞迪的刀片電池，實在在電池工藝和電池設計上引發了一次大討論，但是是不是LFP就是對的，而且使用特別激進的電芯粘接+下板粘接，把電池做成一次性組裝的(不帶維修)，我覺得有很大的疑問。
總的來說，對動力鋰離子電池的發展還是起到了正向的促使用途，我們多了一種處理問題的思路。
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