比亚迪刀片电池属于磷酸铁锂电池,不过,据刀片电池工厂的专家介绍,三元锂也能制成刀片电池。比亚迪刀片电池的创新之处在于其结构和工艺,它采用了大尺寸叠片工艺,而非传统的卷绕形式。
之所以被称为刀片,是因为其电芯结构又长又薄,电池单体的长度可在 0.6m 至 2.5m 之间变化。如下是其规格:长度为 96cm,宽度为 9cm,厚度为 1.35cm,重量约为 2kg。
传统电池的排布方式通常是电芯到模组再到电池包,而刀片电池省去了模组支架结构,每片电芯同时也充当了结构件的角色。此外,叠片工艺的应用使得电池包的利用率提高了 50%,在相同体积下,可以容纳更多的电芯,从而增加了电池包的容量。
对于取消支架结构的设计,一些人可能会担心电池的抗撞击能力较差,电芯单体难以修复。然而,无论是宁德时代还是特斯拉,都在朝着这个方向发展,这也是行业的主流趋势。
第一代刀片电池的能量密度为 140wh/kg,与三元锂电池相比并无优势。许多三元锂电池厂商的主流产品能量密度可达 180Wh/kg,更新的技术甚至可超过 200 Wh/kg。虽然在能量密度上存在较大差距,但刀片电池的续航能力却与三元锂电池较为接近,这主要得益于其提高了电池包的容量。
此外,刀片电池还解决了动力电池的安全性问题。刀片电池通过了针刺试验,在试验中,三元锂电池在针刺穿透后发生剧烈燃烧,而刀片电池则无明火、无烟,电池表面温度仅在 30℃至 60℃左右。
除了安全性高之外,刀片电池的寿命也更长。其充放电循环寿命超过 3000 次,即在充放电 3000 次后,电池的衰减仍低于 20%,而普通三元锂电池的充放电次数仅为 1000 次。
尽管只是在结构和工艺上进行了创新,但刀片电池并非简单的磷酸铁锂电池。其生产工艺极为严格,从配料、涂布、辊压到检测,每一个生产过程都达到了世界一流水平。
生产线已达到工业 4.0 标准,生产车间、工序和条线遍布高精度传感器,自动化程度堪称国际一流。其电池制造成本可低至 0.42 元/Wh,而行业平均水平为磷酸铁锂电池成本 0.6 元/Wh,三元电池成本 0.8 元/Wh。
除了能量密度较低之外,刀片电池还存在磷酸铁锂电池耐低温性能差的缺点。刀片电池的低温下限值为-20℃,而三元锂电池可达到-30℃,且刀片电池在低温下的电容量衰减更为严重,一般会衰减 60%至 70%,比三元锂电池至少高出 10%。