動力電池革命：刀片一出，一統江湖！

文 | 騰馬丁博士

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“罐頭開瓶器”正式降臨，造福人間。

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罐頭是在 1810 年發明出來的，可是，罐頭開瓶器卻在 1858 才被發明出來，很奇怪吧？

雞湯文會說：“真正好的東西總是遲來一步。”可是，為什麼呢？

仔細想問題的源頭，可知一二。罐頭的用途在於盡可能長時間的保存食物、防止腐壞，所以它要更密封、更結實，而且還必須得讓它容易打開。密封結實和容易開啟，這是一組矛盾，很難得兼。罐頭開瓶器晚瞭 48 年才被發明，就是在尋找這個矛盾的解決方案。

這種矛盾隨處可見。比如，輪船如何在增加穩定性的前提下，讓船身的阻力更小？要想增加穩定性，最直接的辦法就是把船身變寬。但是，寬瞭之後，又勢必會增加前進的阻力。一邊要提高穩定性，一邊要減少阻力，這就是設計輪船要平衡的矛盾。

蘇聯有一位發明傢叫阿奇舒勒，他創立瞭“問題解決通用技術（TRIZ）”。阿奇舒勒認為：解決一個問題，首先應該明確的是這個問題背後的核心矛盾是什麼。從認識矛盾再到兼而得之，就是所有創新性解決方案的起點。

（阿奇舒勒）

這就解答瞭一個常見問題 —— 為什麼大部分的努力，都顯得笨拙而無成效？其根源在於，絕大多數努力都是在原地打轉。

這正是技術創新的本質：找到那個核心矛盾，解決它。

落地到汽車行業，也有許多例子：如動力與油耗、運動與舒適等等。其中最困難、最迫切，也最引人關註的，則是動力電池的能量密度與安全性。

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動力電池行業經過“百傢爭鳴”的動蕩後，最終形成瞭三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池棋逢對手的局面。然而，二者的優缺點都很明顯。如下表所示：

看一看近兩年電動汽車的主要輿情，就知道為什麼區分這兩類動力電池為何如此重要。

調研顯示，盡管電動汽車起火概率要低於燃油車，但人們對電動車起火有更多焦慮。相比 2018 年同期，2019 年網友對“自燃”等安全事故的關註度增長瞭 14 倍，安全性成為潛在消費者最大的焦慮項之一，直接影響瞭新能源汽車市場的發展。

一個不可回避的數據是，2019 年，國內某造車新勢力品牌旗下車型，兩個月內三次“自燃”，舉國關註。

既然三元鋰動力電池容易起火，選擇更安全的磷酸鐵鋰不就行瞭？

並沒那麼簡單。問題的另一方面是，廠商們面臨著兩個壓力：一是國傢政策傾向於補貼續航更高的車型，二是消費者普遍存在裡程焦慮和充電憤怒。而安裝動力電池的空間就那麼大，用磷酸鐵鋰勢必會影響續航裡程，可能拿不到補貼，也會影響消費者決策。

如此一來，三元鋰就成瞭市場上的寵兒，風頭一度壓過磷酸鐵鋰。

那麼問題來瞭：電動汽車的高續航與高安全，到底有沒有解？

有。

這一次，又是比亞迪。

（比亞迪總部“六角大樓”）

以往的廠商解答這個問題，就像罐頭開瓶器發明之前的時期一樣，在原有的矛盾裡面打轉。補貼誘惑 + 消費者偏好，讓廠商們屢屢選擇續航更高的三元鋰，也不可避免地犧牲瞭安全性。去年一系列“自燃”事件，絕大多數便都是三元鋰電池惹的禍。

比亞迪換瞭個思路。

“問題解決通用技術（TRIZ）”有一個中間步驟，叫做矛盾矩陣。想象一個簡化的矛盾矩陣表，列上不同參數之間的矛盾。豎著的一列，是想要改善的參數；橫著的一行，是不想被惡化的參數。

這樣，問題就簡化為，要改善的參數為能量密度（續航裡程），不想被惡化的參數就是安全。

憑借對行業深刻理解的戰略前瞻，深耕領域多年、具有強大創新能力和深厚技術積累的比亞迪，基於其領先全球的磷酸鐵鋰電池技術，比亞迪交出瞭“刀片電池”這一答案。

刀片電池引領全球動力電池安全新高度，有啥過人之處？

簡單講，動力電池的組裝單位依次是電芯 - 模組 - 電池包，多一個單位就意味著占瞭體積。“刀片電池”將電芯做成“刀片”形狀，這讓刀片電池在成組時可以直接跳過“模組”，直接組成電池包。這種電池包也被稱為“無模組電池包”。由於精簡瞭模組殼體等零件，節省出的空間和重量可以安裝更多的電芯，續航能力當然更強。

就是根據計算，在正極材料不變的情況下，“刀片電池”的體積比系統能量密度比塊狀電芯有模組電池包的體積比系統能量密度提升瞭 50%。

更重要的是，以跳過模組的方式節省空間、提升比能量，使刀片電池可以“正大光明”地采用更安全、更穩定的磷酸鐵鋰電池 —— 比亞迪用創新技術的方式，解決瞭動力電池的二律背反。

之前，受底盤空間的限制和磷酸鐵鋰塊狀電池能量密度偏低的“雙重擠壓“，有模組的磷酸鐵鋰電池包在適配轎車等車型時，綜合續航裡程很難突破 400 公裡。如今，裝備瞭刀片電池的比亞迪“漢”車型，綜合續航裡程（NEDC）可達 605 公裡。對電動車而言，600 公裡的續航裡程已經和燃油車相當，完全可以滿足消費者的需求。

（比亞迪漢將搭載刀片電池，預計今年 6 月份上市）

這一舉，直接使磷酸鐵鋰電池重回乘用車市場。

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重新審視比亞迪的矛盾矩陣：要改善的參數為能量密度（續航裡程），不想被惡化的參數就是安全。

然而，對比亞迪來說，安全不僅是不能被惡化的，而且是堅決不能惡化的。

在“刀片電池”問世之前，安全就是比亞迪不能撼動的初衷。比亞迪做電動汽車比誰都早，但是你聽過比亞迪電池起火嗎？15 年動力電池安全事故 0 記錄，是比亞迪的成績。

或許正是這樣長期的堅持，才會找到終極解決方案。“刀片電池”的橫空出世，最牛的就是通過瞭動力電池測試領域的“珠穆朗瑪峰” —— 針刺實驗，掃除動力電池安全發展上的最後一塊障礙。

從鋰電池誕生之初，針刺試驗就是電池安全測試中的最重要的一種手段。時至今日，在鋰電池針對安全的多達 300 多項試驗中，公認最難的仍是針刺試驗。針刺試驗一度是電動汽車的國傢強制檢測標準之一，然而尷尬的是，這樣強制檢測在 2019 年 1 月被取消瞭，原因是針刺試驗對三元而言沒人能達標，法不責眾。

比亞迪沒有鉆法律空子。比亞迪內部說，要保持自律，嚴格堅守安全底線，不能放棄針刺的研究。通過法規測試跟滿足實際需求是兩個不同緯度的事情。

比亞迪做到瞭。對比三種電池的針刺試驗結果，一看便知。

（比亞迪刀片電池針刺測試視頻）

在同樣的測試條件下，三元鋰電池在針刺瞬間出現劇烈的溫度變化，表面溫度迅速超過 500 ℃，並發生極端的熱失控 —— 劇烈燃燒現象，電池表面的雞蛋被炸飛；而磷酸鐵鋰電池在被穿刺後無明火，有煙，表面溫度達到瞭 200 ℃ ~400 ℃，電池表面的雞蛋被高溫烤焦。

實驗顯示，比亞迪“刀片電池”在穿透後無明火，無煙，電池表面的溫度僅有 30-60 ℃左右，電池表面的雞蛋無變化，仍處於可流動的液體狀態。這一結果足以證明“刀片電池”徹底擺脫瞭傳統動力電池可能會發生的“熱失控”的噩夢，其安全性具有無可比擬的優勢。

比亞迪刀片電池第一次安全、高水平通過針刺實驗，對於動力電池行業安全發展具有裡程碑的意義。

（王傳福在中國電動汽車百人會上介紹刀片電池）

NEDC 續航 605 公裡 * 針刺試驗 60 攝氏度，動力電池的矛盾矩陣正式突破，“罐頭開瓶器”正式降臨，造福人間。

在筆者看來，作為真正的技術創新，“刀片電池”除瞭解決動力電池的終極矛盾外，其意義還在於，它把此前以企業利益為導向的電動汽車研發，拉回到瞭以安全為本的正確道路上。

未來的動力電池市場，也必將因此徹底洗牌。以往二分天下的市場，終將一統江湖。畢竟，有五星級可以住，沒人會再想去住快捷酒店。

而且刀片電池也讓人們相信：問題都是可以被解決的。這無疑也增加瞭科技工作者的信心，對於那些為瞭夢想打拼的科技公司來說，是現實中的榜樣力量。

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