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高电压技术

比亚迪、特斯拉动力电池竞相布局“无钴化”,

在推迟了5个月之后,预热了将近一年的特斯拉电池日终于揭开神秘的面纱。

自特斯拉收购美国电池制造商Maxwell后,业界就一直在关注特斯拉在动力电池领域的新动向。今年3月,比亚迪发布刀片电池后,行业内纷纷认为特斯拉的新电池大概率也会将焦点放在降低钴含量这一点上。

事实证明,“无钴化”确实是电池行业的大趋势,特斯拉在电池日发布的新型“4680”电池便是高镍无钴电池。按照马斯克所言,“4680”电池将实现强悍的续航性,即电池能量密度会有大幅度提升。但值得注意的是,发布会上并未提及与之对应的安全性保障。

与之形成鲜明对比的是,同样是无钴电池,比亚迪刀片电池则选择了另一条路线,比亚迪把能量密度做得相对保守,但强调了极致安全的特性。

造成品牌间形成如此差异的原因在于,不同的品牌有各自的定位。基于品牌定位和产品理念的差异,车企选择了不同的电池技术路线。

一、特斯拉“4680”电池:以三元电池为基础的激进作品

长久以来,特斯拉一直将自己定位为高端新能源品牌,致力于满足高端用户的极致需求,并希望在保证品牌高端形象的同时提高性价比。所以,“4680”电池延续了特斯拉一贯的激进、极致风格,为了讨好市场高端用户的需求,在产品层面表现为更大的电池容量、更少的生产成本、更高效的生产效率。“4680”新型电池高80mm、直径46mm,相较过去,新电池的电量将提升5倍,增加16% 续航、6倍的放电功率,并降低14%的成本。

可以肯定的是,这是一场颇具诚意的发布会,因为在“4680”电池背后,是特斯拉在三个方面的技术创新。首先,在电化学体系内,特斯拉将以无钴高镍和硅负极为核心。其次,在电池形状、模组结构方面,特斯拉推出无极耳形状的大电芯电池。此外,在生产制造工艺上,特斯拉将推行干电极简化工序降低成本拉低价格。

但是特斯拉无法回避的一个问题是,新电池的高能量密度仍然建立在三元电池的基础之上。在此之前,特斯拉的自燃新闻早已屡见不鲜,三元电池的安全性也被大众诟病已久。而在新电池中去掉的钴,恰恰就是在传统三元电池中提升稳定性、延长电池寿命的重要元素。动力电池的安全问题是否会因此加剧,恐怕将成为悬在特斯拉头上的达摩克利斯之剑。

二、比亚迪刀片电池:以磷酸铁锂为基础的高安全性电池

作为新能源细分市场上占有率最高的品牌,比亚迪力图以技术普惠更多普通消费者。长久以来,比亚迪为了实现从燃油车到新能源车的快速转变,在技术层面上充分考虑了大众深层次的需求,通过技术进步保障整车安全性能,最终在市场上获得了良好的口碑。

比亚迪之前发布的刀片电池更从根源上保证了电池的安全性,选用磷酸铁锂材料作为电池的基础,不仅实现了完全的无钴,还成功降低了电池成本,让利消费者。由于磷酸铁锂电池内部结构极其紧密,不易受高温与抖动的影响,所以具备极佳的稳定性与安全性。理论上来讲,传统磷酸铁锂电池的能量密度无法与三元电池媲美,但比亚迪研发的刀片电池,通过技术创新,使得电池的体积和密度均达到了三元电池的水平,所以在续航方面的表现极为亮眼。为了进一步提高电池的能量密度和安全性,比亚迪在电池中加入了CTP无模组技术。动力电池不再是传统的圆柱形或块状结构,而是长且薄的刀片状,刀片状的电池在车底平铺叠加为扁平的电池包,使电池包成组率和体积利用率达到了新的高度。而在高电压电芯技术的配合下,电池包又成功实现了更小的体积,有利于乘员舱人机工程学,以及更好的车辆离地间隙。

这样一来,通过CTP技术减少零部件数量和工艺层面的创新,刀片电池在体积比能量密度上比传统磷酸铁锂电池提升了50%,成功实现了电池降成本、提高效率的目标。

比亚迪对高续航和能量密度的追求始终建立在足够安全的前提之下,从各方面的表现来看,贯穿比亚迪技术理念的,始终是为消费者负责,为产品的可靠性负责。在此之前,比亚迪曾经公布了三种动力电池针刺对比测试结果。在同样的测试条件下,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℃,而刀片电池在针刺测试中既没有明火,也没有烟产生,表面温度只有30~60℃,足见其安全性之强。

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