写在前面的话

比亚迪的刀片电池自从发布，一直受到很大的关注。有些人认为这是比亚迪锂电发展的重要成果，也有些人认为刀片电池并无本质上的变化，仅仅是一些结构优化而已。

本文将简单介绍刀片这种已经不算新的CTP，希望本文能抛砖引玉，如有错误欢迎指正。

锂电池的基本结构

锂电池的基本结构组成其实并不“复杂”，分四块：正极(阳极)、负极(阴极)、电解质和隔膜。目前，负极材料大家基本都是石墨（目前正在向硅负极材料发展），大家通常讲的三元锂、磷酸铁锂都是正极材料的差别。电解质目前大多是有机电解液，目前正在朝固态电解液的方向发展。而隔膜是个神奇的东西，锂离子能过，其他不能过。这样，当锂离子穿越隔膜后，那个电子就会通过导线到另一极，电就这么来了~

把正极-隔膜-负极叠起来，注入电解液，然后封装成一个圆柱（圈起来）或者一个盒子（叠起来）就是个电池（电芯、通常称为Cell）了。

刀片电池也是一样的结构：

• 正极材料：磷酸铁锂
• 负极材料：石墨
• 电解质：有机电解液
• 隔膜：还是那个神奇的东西
• 外壳：铝制又长又薄的壳

所以，有些人说没啥特别的创新或进展确实也有道理：电池原理一样，正极、负极、电解质材料也没有变化。

但是，工程上的事情，并不是简单的改了个配方或者换了个材料就可以的，同样存在复杂的设计和工艺问题。否则，这个世界上的原子弹不会那么难造。理论上是一回事，实验室是另一回事，工程上更是另另一回事，商业上那更是另另另一回事情了。

刀片电池的特点是在工程上有了非常重大的创新——让某些材料同时承担两种职责，同时优化了空间布局。用料省了、空间省了，那么能装的电芯就更多了，能量密度也上来了。这个思路大家都在想（就是各种CTP方案），但刀片电池确实有它的独到之处。

刀片电池的大体结构

传统的动力电池结构一般都是电芯（Cell）-模组（Module）-电池包（Pack）这样逐级封装起来的，原因在于电芯一般都是很薄的金属壳封装的，结构强度不大，如果单独封装到电池包里，固定、接线都不方便。所以，就先放到一个模组里面，由模组实现固定，再放到电池包里面，接上各种线缆。这种逐级封装的思路很直观，工艺上也好控制。但是，这样也必然带来了一点材料和空间上的“浪费”，所以，大家都想着把模组给去掉，形成电芯（Cell）-电池包（Pack）这样简化的结构，这就是所谓的CTP。Cell To Pack，电芯直接装入电池包。

根据比亚迪的刀片电池专利来看，他们参考了类似蜂窝铝的结构（其实其他家也有这样类似的想法，只是结构上有所不同），非常大胆的把电芯做成长条状，撑满整个Pack，把电芯作为电池包支撑结构的一部分。这样基本就不需要专门的模组结构。同时，长条状的电芯可以充分利用车辆的宽度（车宽方向上可以没有或者很少的隔断，都可以填入电芯），进一步提高了能量密度。

刀片电池的电芯结构

根据比亚迪的专利来看，刀片里面的电芯其实并不是简单的方型铝壳电芯（否则也拿不到专利，光是把方壳电池拍扁是拿不到专利的）。

每一块刀片其实是一种“微模组”，这个刀片里面其实放着多个类似于未封装的电芯。（为什么不能放一个？真不能，太长了，生产的一致性很难保证。）他们把这种电芯称为：极芯组（有多层的极片），而且都单独的正负极引出。然后，在刀片内部使用隔离膜袋装起来，并封装到刀片的内部。

这样，刀片这么一个结构件，不仅是整个电池包的结构的一部分（就像是房间的横梁），而且还负责给内部的电芯提供了结构支撑。一石二鸟，省料也省空间，能量密度自然被大大提升。

做针刺实验的时候也很有利，扎破的极片数量少，涉及短路的范围小，自然发热就少，有利于对热失控的有效控制。（但并不能排除热失控的可能）而且，由于做的薄，相对的散热面积也大，电池局部升温的问题也可以得到缓解。

当然，专利中提到的内容也远非这么简单，这里只是简单解析。

根据目前获得的资料分析，搭载在汉EV上的刀片电池，共有约174个极芯组，单个机芯组的电压是3.2V，总的系统电压约在550V，总能量77kWh。刀片则分别在沿车身在两边部署，每个刀片中安装了3个极芯组，目测应该是串联的方式连接。

刀片电池的优势

足够高的能量密度

能量密度可达140wh/kg，虽然受限于磷酸铁锂电池本身能力的能量密度较低的问题，这个数值不算高。但是，通过刀片电池这样的创新，已经可以满足小型车辆的续航要求。

安全性较高

磷酸铁锂电池本身活性较低，再加上刀片电池在结构上的优化，使得刀片电池相对于三元锂电具有安全上的优势。

价格/成本低

磷酸铁锂电池不含贵金属，因此，原料成本较低。而三元锂电需要依赖钴元素，需要大量依赖进口。从这个方面讲，刀片电池对于能源安全来说也是个重要的保障。

循环寿命好

可以达到5000次的循环寿命（衰减不超过20%），远比三元锂电的1000-2000次高。这样，对电动汽车而言，意味着基本可以忽略衰减问题。

可能存在的问题

说完好处，我简单就我个人理解讲一下可能存在的问题：

生产一致性问题

由于刀片电池的长度太长，电芯在制造过程中的一致性也有很大的难度，非常考验制造商的工艺和管控能力。

SoC漂移问题

磷酸铁锂电池的放电特性，导致了对于电池当前容量的计量比较困难。经过几次充放电周期后，可能存在SoC漂移问题。这个对于传统的CMP方案，可以通过模组进行监测或者平衡。但是，刀片电池中的3个极芯组由于是直接串联并封装在一起的，所以无法做单独的平衡。（也可能我理解有误）SoC漂移问题可能会比较严重。

碰撞维修问题

几乎所有CTP方案的共同问题：碰撞后维修比较麻烦。毕竟，传统的CMP电池有模组存在，只需要更换模组就可以，而CTP的维修相对复杂一点。但是，这个对于普通消费者而言，问题不大。大部分情况下，电池的维修并不是4S店能直接承担的，返厂维修是更大的可能。