引言:周末去了上海郊区,加上这两天把去年延休的假休完,总算有很多的时间可以放松下。仔细看了比亚迪的直播会,这里涉及到目前比亚迪的重大的转向的十字路口,把电池剥离、发布新一代电池技术,但是这里又存在一个核心的问题,之前的电池的产能如何根据不同的需求进行分配,比亚迪乘用车作为绝对大客户和后续国内外车企电池系统如何匹配,其实开完这个发布会,很多的东西变得更模糊了。

 

01 刀片电池的核心卖点

 

电池安全性:这个其实主要有两个特点,一个结构上电池比较薄和长,目前在软包上做的 LFP 电芯,其实和这个差不多。刀片电池的做法在我们之前的 355/390 软包上可以把电芯做成 138Ah 的电芯,这个是目前比较大的优势。不同结构和容量的 LFP 和大容量方壳三元电芯比国标针刺实验,这个问题我们之前在 2017 年的时候有过定论,当时比亚迪自己的 Roadmap 也是主力转向三元,这里存在一个转向的问题 

 

图 1 比亚迪发布的三种自己的电芯的对比试验 

 

备注:从语境来看,三元电池这条产品线,是 2019 年比亚迪所有的纯电动都在用的,而下一步往磷酸铁锂走,能量密度下来、成组率通过电芯的结构特性来补偿,目前来说等于两条产品线并行走,从安全性、成本来看,LFP 的刀片是比亚迪认为的优选路线

 

图 2 电池的技术路线问题 

 

02 电池系统设计上的迭代

 

                                

刀片电池主要是通过结构创新,在成组时可以跳过“模组”,通过提高体积利用率达成在同样的空间内装入更多电芯的设计目标。但是这里存在三代电池的问题,如下图所示: 

 

a) Gen0:早期纯电动汽车的设计,采用 75Ah 的磷酸铁锂电芯,这个我们不去追溯了 

 

b) 第一代电池系统(比亚迪王朝系列):基于原有车型设计改制,以秦 EV 为例子,模组采用复合的模组,有几种不同的形状,主要的特点就是尽可能把电池塞进去,这个时候是从 NCM523 和 NCM622 的电池为代表,电芯的容量从 100Ah 升级到 135Ah(173*112.5*50) 

 

c) 第二代电池系统(e 网车型):采用 e 平台的系统,这个已经开始从上述的第一代的改为扁平化、单层模组设计的思路,重点是一套电池系统覆盖多个车型,和驱动系统一样也是模块化的,电芯也是采取 135Ah(173*112.5*50) 

 

d) 第三代电池系统(汉 EV):就是这一代电池,卖点是平整化,安全性,这颗 138Ah 的电芯成本上目前还不清楚,应该是比走三元路线低一些 

 

图 3 比亚迪的三代电池系统 

 

从目前来看,要这个电芯由于长度规格目前固定,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,如果叠二层也可以增加一部分电量。我们可以看到,这个电芯如果要符合 MEB、BEV3 或者 e-TGNA 的规格,需要在电芯的长度方向上面做调整,也就是说,比亚迪的这次电池企业是把电芯发布为一个产品,可以就目前比亚迪乘用车所做的电池设计做匹配性改进。

 

由于电池的结构变化,使得托盘的设计也彻底做了变化,取消了电池壳体的结构梁,使用刀片电池的每个电芯壳体充当电池的梁,把电池系统的结构强度建立在电芯的结构之上。并且借鉴蜂窝铝板结构原理,上下两面,黏贴两个高强度板,形成蜂窝铝板。这里的问题,如果出现侧碰或者其他的碰撞,电芯的结构是直接承接力的,几乎所有车企之前的碰撞设计,都是通过车身和电池系统的结构组合,让碰撞不能挤压到电芯,碰撞之后尽可能电芯是完整的。如果按照这样的设计思路,其实很难把刀片电池搬到三元上,这样的整体结构设计思路,电池在极端条件下是需要破损,就必须要自己的安全性作为保障。 

 

这里还有一个潜在的问题,就是碰撞或者受到其他力的特点,单个破损以后,串联的并不好修,而且这种结构要拆解再组合对于上下部分的胶水+电芯之间的胶水要求比较高。 

图 4 比亚迪的刀片电芯 

 

前几日蜂巢的杨总也在谈到方壳电芯的进化路线,从 148 宽度的电芯到 MEB220 宽度的电芯,再到 330-400mm 左右,如果围绕叠片工艺只要在裁片的方向上做调整,厚度可以从软包的 10-14mm,增厚到 25-30mm,我觉得刀片的做法有些激进。但是这种进化路线,代表着电芯工艺的计划发展方向。 

 

图 5 方壳电芯的尺寸迭代方向

 

小结:从卷绕工艺,到层叠工艺的改变,比亚迪、SDI 都进行了战略性的调整,加上原有的蜂巢。如果下一步 LG Chem 和 SKI 也做点调整,这事情就比较有意思了。我觉得这次比亚迪的刀片电池,确实在电池工艺和电池设计上引发了一次大讨论,但是是否 LFP 就是对的,而且使用特别激进的电芯粘接+下板粘接,把电池做成一次性组装的(不带维修),我觉得有很大的疑问。总的来说,对动力电池的发展还是起到了正向的促进作用,我们多了一种解决问题的思路。