苏州盛远比亚迪
在介绍刀片电池之前，先介绍一下动力电池的关键性能指标。纯电动汽车发展这么多年，动力电池的起火、续航里程不足、低温性能差是目前用户最关心的点。因此，针对当前用户的主要痛点，结合整车的性能指标，动力电池的关键性能指标主要包括安全、寿命、低温、充电、功率、能量六个方面。
(1)安全性：主要指使用中的安全性，包括动力电池的系统的热安全性、电气安全性和机械安全性。系统的热安全性尤为重要，动力电池电芯失效导致的火灾风险要大大降低。还要注意电气安全，避免因高压线束老化等因素导致车辆起火。
(2)寿命：动力电池的循环寿命影响整车的使用寿命。电池的循环寿命是指电池充满电后完全放电的循环次数，循环进行到容量衰减到初始容量的80%。目前比亚迪的刀片电池可以循环3000次以上。
(3)低温：动力电池的低温性能包括低温放电能量、低温功率和低温充电。
(4)充电：车辆充电时间和持续充电电流。
(5)动力：影响整车的动力性能，包括脉冲放电功率、持续放电功率和脉冲充电功率。
(6)能量密度：影响整车续航里程和重量。理论上，功率越大，整车续航里程越大。
在2020年之前，以当代Amperex Technology，Limited为代表的动力电池厂商为追求高能量密度，推广811(NCM比)三元电池，使得三元电池大行其道。但三元811的热失控温度为205-210，稳定性比磷酸铁锂电池差很多(热失控温度在500以上)，导致新能源汽车起火事件频发。为了电动车的安全，比亚迪于2020年3月在深圳发布了刀片电池，并宣称要将“自燃”从新能源汽车的字典中抹去。安全是电动车最大的奢侈品。
1.什么是刀片电池？
比亚迪刀片电池是指电芯扁平长的像刀片，形状很像口香糖。虽然在叶片电池的材质上没有重大创新，但是正极材料是磷酸亚铁锂，负极材料是人造石墨。但刀片电池在结构和工程技术上都是世界第一。比亚迪的blade电池是长电芯方案(方形铝壳的电池)。在比亚迪原有电芯尺寸(之前比亚迪用的是173和148)的基础上，通过减少电芯厚度，增加电芯长度，将电芯设计成扁平细长。与传统电池系统相比，使用刀片电池的电池系统组件数量减少40%以上，比能量密度仅提高9%，但VCTP的体积能量密度可提高50%以上，成本可降低30%以上。到目前为止，刀片电池布局的专利至少有400多项。目前，刀片电池有三种类型：单串刀片电池、多车刀片电池和多串方形电池，灵活性高，有多种长度和厚度可供选择。
多片式电池内部结构主要由1芯铝外壳、2极芯、3采样线束、4保护膜(内侧)、5/7/8绝缘体、6底盖板、9顶盖板、10保护膜(外侧)组成。
2.刀片电池的制造工艺
在制造工艺方面，电池的制造工艺一般有卷绕和层压两种。本发明采用先进的高速叠片技术，叠片极片长度可达1000毫米左右，叠片对准公差在0.3毫米以内，单片叠片效率为0.3秒/片。电池片的层压过程是将正极极片、负极极片和隔板切割成规定的尺寸，然后层压正极极片、隔板和负极p
一般来说，层压工艺主要由搅拌、涂布、辊对准、模切、层压、焊接、顶部密封、液体注射、预准备、抽气和密封、成型、成型和测试组成。但各电池厂商可以适当优化生产工艺，使之更适合自己的生产。
由于电芯尺寸较大的特殊性，只能采用叠片技术生产，而大尺寸、高速度的叠片技术对所有动力电池生产企业来说更是难上加难。这也体现了比亚迪技术的先进性。据比亚迪方面介绍，比亚迪刀片电池的生产流程主要分为配料、涂布、压延、层压、组装、烘烤、注液、测试等几个步骤。
除了高速层压工艺，刀片电池还采用了宽幅涂布、宽幅轧制、超薄铝壳制造技术，基本都是量产首创。
宽幅涂布最大涂布宽度1300mm，检测系统精度在0.5mm以内，高速70m/min，双面同时涂布。
宽轧制最大轧制宽度1200mm，厚度公差控制在2m以内，高速120m/min。
超薄铝壳制造技术，突破传统拉丝/挤压工艺限制，创新技术实现0.3mm厚度的超长铝壳制造技术。
3.刀片电池组的夹层结构设计。
在系统集成方面，创新性地采用了夹层结构设计，并借鉴了蜂窝板的结构理念。蜂窝板具有重量轻、强度高、刚度大的特点。基于刀片电池的电池系统以电池阵列为骨架，上盖、底板和电池阵列通过高性能粘合剂粘合为一体，实现了超高的集成效率、超高的强度和刚度。
4.刀片电池系统的测试与评估方法
电池系统的可靠性评估是一个难题。目前的方法一般以振动、循环、温度冲击、高温高湿为特征。但经常发现实验结果与整车测试结果不符。主要原因是单一数量的实验无法模拟实际工况。刀片创新性地结合了温度、湿度、振动和周期等几个因素。通过研究几个典型地区的实际使用情况，结合加速寿命试验理论，提出了一套新的可靠性试验和评估方法。目前模拟20W公里完成整车验证需要2个月左右的时间。
5.刀片电池的六个关键特性
文章开头作者详细介绍了动力电池的痛点，所以根据以上痛点，刀片电池提出了六大关键特性：超安全、超强度、超续航、超低温、超寿命、超功率。
5.1超级安全
根据电池使用的七大安全维度，从五个方面进行安全性评估和验证，从四个层面构建了刀片电池的全方位安全体系。同时，从材料、电芯和系统上保证了电池的安全性。
在材料安全性方面，采用稳定性更好、成本更低的磷酸亚铁锂作为刀片电池的正极材料。由于三元NCM的起始温度(热失控温度为205-210)远低于磷酸亚铁锂LFP(热失控温度在500以上)，NCM材料更容易分解，NCM材料分解时会产生氧气。NCM的热释放速率远高于LFP，且分解速率快，NCM的总热释放量高于LFP。
在电池安全方面，基于LFP材料体系和叶片电池的独特结构，叶片电池在针刺测试中可以做到无烟无火，最高温度只有60左右。挤压试验、炉温试验、过充试验只冒烟不着火不爆炸，其安全性能在炉温和过充方面远远超过国家标准要求。炉温梯度升至300(5/min ),无着火和爆炸现象。过充至10V(2.6倍Vmax)，不起火不爆炸。
就系统的热扩散而言，国家标准要求它不应扩散到t
该电池还有一个关键的安全特性，即在液冷板泄漏或整个封装密封失效的情况下，仍能保证安全性。以刀片电池为基础的电池系统，可以保证在冷却液完全泄漏、密封失效后，从雨水进入电池包到水淹的全过程不会着火。这个测试持续了45天，最后电池电量完全放电。没有烟，没有火，没有爆炸。
5.2超强实力
基于叶片系统，模态可达80Hz以上，振动寿命300万km以上。模拟可以轻松满足60g碰撞加速度的要求，相当于45km/h碰撞刚性护栏；挤压方面，最大挤压压力100-800kN，电池组仅轻微变形，不冒烟不着火；抗压强度方面，目前以刀片电池为主的电池系统可以承受445kN的压力，相当于45吨卡车的重量。
5.3超强续航
在超级续航方面，基于刀片电池的电池系统可以轻松实现高续航；该车最大容量可超过100KWh(车)。a级车用电60kWh，可以做到续航500kmb级车用电80kWh，可以做到600km续航；c级车用电100kW，可以做到续航700km。
5.4超低温
超低温方面，从冬季牙克石-35到夏季吐鲁番55都能保持最佳性能，LFP 0充电时间优于NCM2%。-10时，LFP的充电时间与NCM相差1%。刀片电池的低温放电容量可维持在常温的90%。
5.5超级生活
超寿命方面，分为储存寿命和循环寿命，远大于整车的使用寿命要求。储存寿命100%SOC，LFP优于NCM811，LFP电压窗口低，电解液更稳定，LFP容量恢复率远高于NCM811。循环寿命1C/1C，100%DOD，LFP优于NCM811，因为它的材料结构和更好的稳定性，LFP的循环寿命大于整车的使用寿命。
5.6超能力
超级动力方面，LFP在低温低SOC下的动力表现比NCM更好。常温下SOC低，LFP和NCM表现不相上下；在高SOC下，NCM占优势，但LFP完全满足需求；瞬时最大功率363kW，约500马力，支持3.9秒百公里加速。
6.摘要
总的来说，刀片电池因为其优异的性能在市场上得到用户的认可，各大主机厂也在陆续采用比亚迪刀片电池方案，包括丰田和福特。相信在未来，中国的电池方案会得到国际上的进一步认可。
