银河E5刀片电池
在新能源汽车技术日新月异的今天,电池技术的每一次进步都牵动着整个行业的神经。当年,比亚迪推出刀片电池,影响了新能源车市场。
近期,吉利汽车凭借其在新能源领域的深厚积累,推出了自研的新一代刀片式——神盾短刀电池。这款电池的问世,不仅标志着吉利在电池技术上的重大突破,也为新能源汽车的安全和性能树立了新的标杆。正如,中国汽车技术研究中心有限公司首席科学家王芳在2024动力电池发展趋势论坛上所言“动力电池技术创新的结果是寿命和安全性不断提升,神盾短刀电池的结构革新,是满足消费者对新能源汽车需求很好的尝试”。在2024年新能源大会的展台上,中国科学技术协会主席 、世界新能源大会主席万钢也同吉利汽车集团首席产品战略官唐黎明及其团队交流神盾短刀电池的优势,并点出“吉利自研自产的神盾短刀电池长度较长刀减小”这一技术进步核心点,这充分体现了神盾短刀电池跟同级比的优势并被外界所高度关注。
那么,吉利神盾短刀电池究竟有哪些独特之处呢?让我们来一同看一下。
在正式谈“刀片电池”之前,我们回顾一下刀片电池的特点。与传统的电池包内部电芯结构相比,刀片电池采用了全新的设计理念。传统的电池包通常由多个“小圆柱”电芯组成电芯阵列,这些电芯之间存在空隙,不仅占用了宝贵的空间,还可能成为安全隐患。而刀片电池则彻底颠覆了这一设计,将磷酸铁锂柱状电芯融合为扁平的刀片形状,从而消除了电芯之间的空隙,实现了体积的小型化和能量密度的大幅提升。
刀片电池明白了,咱们再来看吉利神盾短刀电池。如果说比亚迪的刀片电池是1.0,那吉利神盾短刀可以理解为2.0。其体积更小,长度仅为580mm,比市场上比亚迪的长刀电池缩短了约40%。这一设计不仅减少了内阻和电芯发热量,有效降低了安全风险,还使得电池在布局上更加灵活,为新能源车的设计提供了更多可能性。中国电动汽车百人会副秘书长师建华就直言“短刀电池是目前磷酸铁锂电池的最佳形态和最优解,是动力电池的主流趋势”。由此可见,吉利神盾短刀电池的与众不同。
作为和比亚迪刀片电池正面交锋的电池产品,吉利喊出了“长刀不是最优解,短刀才是新一代”的口号。那么这款电池能否真正成为银河E5的卖点,帮助吉利来切走一块比亚迪电动车的蛋糕呢?
神盾短刀电池的设计创新在哪里?
要对比电池之间的性能表现,首先需要了解电池充放电的本质是什么?电池能够实现充放电,其背后的原理是带正电的锂离子在电池正负两极之间来回传输。和长刀电池相比,锂离子在短刀电池正负两极之间的转移路径更加短一些,因此短刀电池内部的电阻相应更小且锂离子运动过程中产生的热量也更小。
除了短刀电池自身的特点使得电池内阻更小一些以外,吉利在短刀电池上还采用了一种管径更细,长度更长的碳纳米管的技术。它可以被视作在电池内部为锂离子的传输修建了一条快速通道。
与此同时,吉利还在短刀电池的电解液中加入了成膜阻抗更低的添加剂,使锂离子更容易进入负极,所有这些因素综合在一起,让短刀电池内部的电阻达到最小。
这也就造就了神盾短刀电池在能量密度上领先于主流的长刀电池,并且在一定程度上也能够更好地缓解用户的纯电动车型续航里程焦虑。
除了内阻更小之外,神盾短刀电池能够达成如此高的能量密度,还和其采用CTB电池车身一体化技术有关。比亚迪的长刀电池使用的也是这套技术。
它通过采用结构强度更高的田字格框架,再加上底部组合成“三明治”结构,不仅大幅提升了电池包的防护程度,同时也提升了电池包的体积利用率和能量密度。
在安全方面,神盾短刀电池还有一个比较大的亮点就是其在电芯内采用的湿法双涂层隔膜。相比于原来的隔膜,这款新的隔膜柔韧度更强不易被撕裂,而且还能有效的抑制热失控,是神盾短刀电池一整套安全策略中最重要的基石。
因此,在神盾短刀电池亮相的现场,人们看到了这款电池不仅能够通过海水浸泡、高温炙烤、刮底碰撞,多方位跌落等6大电池测试,而且还可以坦然面对8颗钢针的针刺实验,完全做到不起火、不冒烟、不爆炸。
还有一点需要强调的是,吉利神盾短刀电池在-10 ℃也仍有95.58%的续航保持率。如此出色的低温性能表现,也解决了之前磷酸铁锂电池在低温环境下续航快速下降的痛点。
吉利推动神盾短刀电池的意义在哪里?
对于吉利来说,推动神盾短刀电池大规模部署应用还有一个更大的意义在于,吉利可以向沃尔沃、奔驰、极星、smart等其控股或者投资的欧系品牌来进行推销。
如果搭载了神盾短刀电池的银河E5销量一路走高,那么引入了SEA浩瀚架构打造了如今在欧洲市场上销量排名靠前的EX30的沃尔沃,为什么不考虑再引入银河E5或者是神盾短刀电池呢?
沃尔沃当前所合作的两家电池供应商:韩国LG和欧洲本土的Northvolt都不擅长磷酸铁锂电池。而吉利基于磷酸铁锂电池技术打造的神盾短刀电池无论是在性能、成本以及安全性上都能够给整车企业一个比较好的选择。
在双方已经进行了整车项目合作的前提下,将合作推广至电池领域,对于志在向电动化全面转型的沃尔沃来说意义重大。
不过,在国内,短刀电池绝非吉利的专属。通过叠片工艺,比亚迪的刀片电池让国内同行都意识到了磷酸铁锂电池在安全性、化学稳定性、成本以及能量密度等多方面综合性能比较优异之后,国内不少整车企业和动力电池企业都开始涉足刀片电池。
其中最为知名的莫非吉利、广汽和长城系的电池,都将电池长度控制在600mm以内。除了短刀电池固有的一些优势之外,大概率也有可能是为了绕开比亚迪刀片电池的专利。像蜂巢在2022年就发布的L300、L400、L500和L600四款第一代短刀电池。
在此基础上,蜂巢能源通过持续的优化改进,相继推出了拥有5C充电倍率的磷酸铁锂短刀电池、10-80%的充电时间仅需10分钟;能量密度达到185Wh/kg的第二代L系列短刀电池以及6C三元超充电芯等。广汽埃安的弹匣电池2.0也是在短刀电池的范畴内。
神盾短刀电池很难改变市场格局
面对吉利等国内车企纷纷推出新一代的电池,比亚迪的第二代刀片电池也已经呼之欲出。有消息指出,比亚迪的第二代刀片电池的能量密度将达到190Wh/kg,大概率也是和神盾短刀电池处在一个水平线上。
对于刀片电池可能大家并不陌生,当年比亚迪之所以能在新能源市场站稳脚跟,靠的并不是DM技术,而是刀片电池。那么吉利的神盾短刀电池跟比亚迪的刀片电池又有什么不同呢?
首先是尺寸更短,神盾短刀电池刀片长度约为580mm,相比长刀电池缩短了约40%。由于电芯模组长度更短,内阻更小,体积利用率更高,这样做的好处就在于短刀电池成组排布的形式也就更为灵活。
另外,不管是长刀电池还是短刀电池,相对于三元锂电池来说,最大的优势就是安全。但长刀电池的能量密度相对于三元锂电池来说一直不占优势,这一次神盾短刀电池可以说是突破了磷酸铁锂电池能量密度的瓶颈,达到了192Wh/kg,与主流的三元锂电池已经在同一水平。
在增强能量密度的同时,神盾短刀电池也延续了磷酸铁锂电池的安全性和稳定性优势。比如,成就刀片电池安全口碑的名场面就是针刺试验,神盾短刀电池不仅经过了8根直径5mm的钢针同时穿刺试验,做到了电芯不冒烟、不起火、不爆炸,而且还用同一电池组,连续经过动态海水腐蚀浸泡、高原极寒、高频次刮底、26吨超重往复式碾压、单包侧柱碰、烈焰炙烤等多项极端测试,证明了神盾电池在安全层面的实力。
新能源汽车的跃进式发展往往与动力电池的更迭变换紧密交织。主机厂与供应商的话语权此消彼长。2016年,三元锂电池备受追捧,宁德时代一跃而起,成为万人仰望的“宁王”;2020年,押注磷酸铁锂路线的比亚迪出其不意,以刀片电池立身,扭转行业新航向。技术的革新让刀片电池的能量密度和空间利用率大幅提高,而安全不易爆炸的稳定性又为它增添美德,带来足以媲美三元锂电池的使用效果。
刀片电池伫立潮头,磷酸铁锂电池再次成为行业主流。而比亚迪也一度反超宁德时代,分走不少市场份额,更是依靠这项绝杀登顶新能源的王者宝座。只是当昔日发起挑战的人成为规则定义者,它也要成为被挑战的一方。
现在,随着技术的持续进步,刀片电池的新方向出现了——短刀电池成为一众厂商的新选择。吉利汽车集团副总裁、中央研究院院长李传海谈到,经过反复研究和论证,长刀并不是刀片电池的最优解,短刀才是新一代。
不久前,吉利自研自产的新一代“刀片式”磷酸铁锂电池正式发布。这款名为神盾短刀电池的产品在现有的长刀电池基础上,将电池的各项性能表现全面推到新的高度。
刀片电池,因长方形的外观设计而得名。所谓长刀或短刀电池,都属于刀片电池的类别。最直观的区别是电池长度不同。
如果以比亚迪海豹上拆解的电池包作为参考,长刀电池的尺寸超过900mm——这不是极限,在比亚迪公布的信息中,刀片电池甚至可以达到2.5米。
首先先给大家科普一个常识,“刀片电池”实际上和我们印象中的电池包内部电芯结构有很大不同。普通电池包内部是一个一个的“小圆柱”电芯组成,称之为电芯阵列。大家把手头5号电池组捆起来,就能发现中间会有很多空隙。而刀片电池,就是把磷酸铁锂柱状电芯,融合成了扁平的刀片形状,没有了这些缝隙,体积更小能量密度更高也更加安全。
吉利神盾短刀电池有何不同
刀片电池在如今的市场中已经得到了大范围应用,吉利神盾短刀电池相比于其它长刀电池,体积更小,其长度是580mm,比长刀电池缩短约40%。长度更短、内阻更小、电芯发热量较小,可有效降低本身存在的安全风险。而且进行了行业内最高安全的8针穿刺实验,实现8根直径5mm的钢针同时穿刺并保持1h,电芯不冒烟、不起火、不爆炸。同时,也是全球首个通过5.8mm真弹枪击贯穿试验的电芯,在极限破坏条件下,依然能做到不起火、不爆炸。
这些都得益于其采用的湿法双涂层隔膜,相比于其它刀片电池的干法隔膜,柔韧度更佳,在发生穿刺时不容易断裂,且破损孔径小,短路面积小。另外其采用了氧化铝等耐热涂层,相比其他电池针刺时不易收缩,避免发生热失控,隔膜热收缩性能更优。
自2020年3月,比亚迪发布“刀片电池”已经过去了4年。“刀片电池”以一己之力改变了磷酸铁锂电池的市场格局。数据显示,2019年三元锂电池的市场占率高达61.7%,磷酸铁锂电池的市占率只有32%;到了2023年,三元锂和磷酸铁锂占比分别为32.6%、67.3%,二者几乎掉了个个儿。
市场飞速发展的同时,磷酸铁锂的问题也始终困扰着用户,比如低温续航差,就连李想也曾公开吐槽过,再比如一直没有从字典删除的“自燃”问题等等,甚至一度让“刀片电池”失去往日的光环。