現在很多朋友選擇汽車的時候都考慮買新能源電動汽車了，但是市面上電池技術各自吹，都說是自己的好，特別是2022年6月23日寧德時代推陳出新”第三代CTP技術，發布了寧德時代麒麟電池將于2023年量產上市的消息后，目前市場上關于刀片電池和麒(qi)麟(lin)電池的討(tao)論，更是(shi)(shi)熱烈(lie)，那么買電動汽(qi)車是(shi)(shi)買刀片電池的好(hao)還是(shi)(shi)買麒(qi)麟(lin)電池的好(hao)呢?

1、刀片電(dian)(dian)池和麒(qi)麟電(dian)(dian)池能(neng)量對比

一般電動汽車上搭載的電池包，由電芯(Cell)組(zu)(zu)裝(zhuang)成為模組(zu)(zu)(Module)，再把(ba)模組(zu)(zu)安裝(zhuang)到(dao)電(dian)池包(bao)(bao)(Pack)里，形成了“電(dian)芯(Cell)— 模組(zu)(zu)(Module)— 電(dian)池包(bao)(bao)(Pack)”的(de)三級(ji)裝(zhuang)配模式。而CTP，即(ji)Cell to Pack，即(ji)取消模組(zu)(zu)，電(dian)芯直接(jie)集成為電(dian)池包(bao)(bao)。模組(zu)(zu)越(yue)多，零部件越(yue)多，成組(zu)(zu)效率(lv)也(ye)就(jiu)越(yue)低(di)，反過來(lai)，少了模組(zu)(zu)，電(dian)池包(bao)(bao)的(de)整體重量(liang)(liang)減輕(qing)，電(dian)池包(bao)(bao)的(de)能(neng)量(liang)(liang)密度提升，零部件減少，生產效率(lv)也(ye)隨之提高。目(mu)前CTP有兩種技(ji)術(shu)路線，一種是以大模組(zu)(zu)替代(dai)小模組(zu)(zu)的(de)方式，代(dai)表(biao)為寧德(de)時(shi)代(dai)的(de)麒麟電(dian)池;另一種則(ze)采用完(wan)全無模組(zu)(zu)方式，代(dai)表(biao)為比亞迪(di)的(de)刀片(pian)電(dian)池。深入(ru)了解CTP技(ji)術(shu)，就(jiu)要(yao)弄清楚模組(zu)(zu)的(de)作用。

所謂模(mo)組(zu)，是將(jiang)部(bu)分相關(guan)(guan)零部(bu)件(jian)(jian)構成(cheng)一(yi)個(ge)模(mo)塊(kuai)，也可理解為一(yi)個(ge)零部(bu)件(jian)(jian)集(ji)合、總成(cheng)的(de)概念。在(zai)(zai)電池包(bao)領(ling)域，將(jiang)若干電芯、導(dao)電排、采樣單(dan)元及(ji)一(yi)些必要的(de)結(jie)構支撐部(bu)件(jian)(jian)集(ji)成(cheng)在(zai)(zai)一(yi)起構成(cheng)一(yi)個(ge)模(mo)塊(kuai)，也叫模(mo)組(zu)。去掉模(mo)組(zu)后，其關(guan)(guan)聯的(de)高壓(ya)線纜、通訊線纜、冷卻/預熱循環管路、BMS監測模(mo)塊(kuai)、溫度傳感(gan)器、電流傳感(gan)器等設備，都要進(jin)行適(shi)應性(xing)改進(jin)或(huo)重新布設。

由圖可知，右側為傳統電池組采用的是圓柱形狀的單體電池，堆載在一塊之間的間隙較大，浪費了大量空間。左側為比亞迪的“刀片電池”，主要基于其所擅長的磷酸鐵鋰電池技術，采用自家(jia)研發的長度(du)大(da)于0.6米的大(da)電(dian)(dian)芯(xin)，電(dian)(dian)池單體(ti)(ti)同樣向(xiang)大(da)容量(liang)進化，但電(dian)(dian)芯(xin)形狀(zhuang)更加(jia)扁平(ping)、窄小(長邊可以定制變化，單體(ti)(ti)最大(da)穩定長度(du)可以達到2500mm)，通(tong)過陣列的方式排布在一起(qi)，就像“刀片”一樣插入到電(dian)(dian)池包里，這也是(shi)大(da)家(jia)稱之為“刀片電(dian)(dian)池”的原因。

可以直觀(guan)地看到“刀(dao)片(pian)電池”回(hui)路更(geng)(geng)長，表(biao)面(mian)積更(geng)(geng)大，散熱效(xiao)果(guo)更(geng)(geng)好，也省去較多(duo)支撐結(jie)構，比傳統排布方式的空間(jian)利(li)用率提高了近20%。(CN110379963B，動力電池包(bao)及電動車(che);CN110165116B，電池包(bao)，車(che)輛和(he)儲能裝(zhuang)置)

寧(ning)德時代(dai)麒麟電(dian)(dian)池(chi)技術基于(yu)高鎳三元鋰(li)架構，其核心是減少模(mo)組(zu)數量(liang)，直(zhi)接由多個大(da)容量(liang)電(dian)(dian)芯組(zu)成標準化(hua)(hua)電(dian)(dian)池(chi)包(bao)，再靈活堆疊(die)組(zu)成更大(da)的(de)電(dian)(dian)池(chi)模(mo)塊，適(shi)應(ying)不(bu)同車(che)(che)(che)款的(de)儲能需要(yao)。如下圖所示，其主要(yao)亮點是在(zai)模(mo)組(zu)與模(mo)組(zu)間(jian)采用一種套(tao)筒的(de)連接方式(shi)緊貼在(zai)一起，同時套(tao)筒下有固定裝置(zhi)與整車(che)(che)(che)相連，這樣整個模(mo)組(zu)簡化(hua)(hua)了(le)結構，實現了(le)電(dian)(dian)池(chi)包(bao)輕量(liang)化(hua)(hua)，也提高了(le)電(dian)(dian)池(chi)包(bao)在(zai)整車(che)(che)(che)的(de)連接強(qiang)度。(CN209658278U，電(dian)(dian)池(chi)包(bao))

從以(yi)(yi)上(shang)分析可以(yi)(yi)看(kan)到，寧德時(shi)代采(cai)用(yong)(yong)大電(dian)(dian)芯和大模組(zu)，主要對電(dian)(dian)池包內部(bu)(bu)的(de)(de)連(lian)接(jie)進行結(jie)構(gou)上(shang)的(de)(de)優化，省去了中(zhong)間過程(cheng)的(de)(de)零部(bu)(bu)件(jian)，從而(er)簡化裝配工藝(yi)和流程(cheng)。其優勢主要有三點：第一，CTP電(dian)(dian)池包因(yin)為沒有標準模組(zu)限(xian)制，可以(yi)(yi)用(yong)(yong)在不同車型上(shang)，使用(yong)(yong)廣泛;第二，減(jian)少內部(bu)(bu)結(jie)構(gou)組(zu)件(jian)，CTP電(dian)(dian)池包能提高(gao)體積(ji)利用(yong)(yong)率，系(xi)統能量密(mi)度也間接(jie)提升;第三，其散熱(re)效果要高(gao)于目(mu)前小模組(zu)電(dian)(dian)池包。

表(biao)1：麒麟電池(chi)與刀片電池(chi)性(xing)能對比

上表從設(she)計思(si)路(lu)、實(shi)現過程、生產效率，電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)包(bao)體(ti)積能量(liang)密度(du)、電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)包(bao)質量(liang)能量(liang)密度(du)、電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)包(bao)結(jie)構件數量(liang)和成本(ben)(ben)等(deng)角度(du)對(dui)麒麟電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)和比亞迪(di)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)做(zuo)(zuo)了對(dui)比分(fen)析，簡(jian)單來(lai)說，二者相同(tong)之(zhi)處(chu)在于(yu)(yu)都是改(gai)(gai)變電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)系統的(de)物理(li)結(jie)構，把模組減(jian)(jian)少(shao)或省(sheng)掉。不同(tong)之(zhi)處(chu)則在于(yu)(yu)寧德(de)時(shi)代不改(gai)(gai)變電(dian)(dian)(dian)芯(xin)的(de)形(xing)狀，而(er)“刀片電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)”則改(gai)(gai)變了電(dian)(dian)(dian)芯(xin)的(de)尺(chi)寸。寧德(de)時(shi)代的(de)技術，注重自(zi)上而(er)下的(de)設(she)計思(si)路(lu)，在沒有改(gai)(gai)變電(dian)(dian)(dian)芯(xin)尺(chi)寸的(de)基礎(chu)上，對(dui)模組和電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)包(bao)進行(xing)結(jie)構優化，實(shi)現大幅縮(suo)減(jian)(jian)零部件，減(jian)(jian)輕重量(liang)，大規模應用后(hou)有望顯(xian)著(zhu)降低(di)材料及生產成本(ben)(ben)。比亞迪(di)的(de)“刀片電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)”技術，注重自(zi)下而(er)上的(de)思(si)路(lu)，創新性地(di)提出把電(dian)(dian)(dian)芯(xin)長度(du)做(zuo)(zuo)長(600mm-2500mm)，厚(hou)度(du)做(zuo)(zuo)薄，呈現“扁平”和“長條”形(xing)狀，利(li)用電(dian)(dian)(dian)芯(xin)本(ben)(ben)身(shen)的(de)結(jie)構特(te)點來(lai)提高散(san)熱性，提供承(cheng)載力，充當結(jie)構件。

得益于新技術的(de)(de)(de)應用和電(dian)(dian)池(chi)(chi)包(bao)物理結構的(de)(de)(de)調整，刀(dao)(dao)片(pian)電(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)(de)(de)體(ti)積(ji)能(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)密(mi)度(du)相比過去能(neng)(neng)(neng)提升50%，不同(tong)規格(ge)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)芯(xin)體(ti)積(ji)能(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)密(mi)度(du)分(fen)別達到(dao)了439Wh/L~450 Wh/L，其單電(dian)(dian)芯(xin)質(zhi)量(liang)(liang)能(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)密(mi)度(du)達到(dao)180Wh/kg，裝配成(cheng)電(dian)(dian)池(chi)(chi)包(bao)后系統(tong)能(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)密(mi)度(du)為(wei)140Wh/kg。盡管刀(dao)(dao)片(pian)電(dian)(dian)池(chi)(chi)體(ti)積(ji)能(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)密(mi)度(du)比提升明(ming)顯(xian)，但麒麟電(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)池(chi)(chi)包(bao)質(zhi)量(liang)(liang)能(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)密(mi)度(du)能(neng)(neng)(neng)達到(dao)250Wh/kg以上。可見，刀(dao)(dao)片(pian)電(dian)(dian)池(chi)(chi)在質(zhi)量(liang)(liang)能(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)密(mi)度(du)上要稍微遜(xun)色(se)些。

值得注意的是(shi)，對(dui)(dui)于(yu)動(dong)力電池(chi)(chi)(包)而言，考慮到乘用車的底(di)盤(pan)空間有限，特別是(shi)一些對(dui)(dui)底(di)盤(pan)偏(pian)矮的轎車/跑車來說，體(ti)(ti)積能量密度(du)是(shi)最(zui)直接最(zui)有效的研究判斷指標(biao)，而不是(shi)只執著(zhu)于(yu)質(zhi)量能量密度(du)。綜(zong)上(shang)，刀片電池(chi)(chi)和麒麟電池(chi)(chi)在電池(chi)(chi)體(ti)(ti)積能量密度(du)和質(zhi)量能量密度(du)上(shang)各有優勢，誰勝(sheng)誰負，暫未可知。

2、刀片電(dian)池和麒麟電(dian)池安全性能對(dui)比

除了能量密度之外，消費(fei)者更關心的(de)少(shao)不(bu)了動力電(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)安(an)全性。對于(yu)兩種電(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)安(an)全性能的(de)PK，不(bu)得不(bu)提(ti)及針刺實驗。2020年(nian)1月(yue)，比(bi)亞迪董(dong)事長兼總(zong)裁王(wang)傳福在(zai)(zai)中國(guo)電(dian)(dian)動汽(qi)車(che)百人會論壇(2020)上首次(ci)公開證實，“刀(dao)片(pian)電(dian)(dian)池(chi)(chi)”將于(yu)該年(nian)3月(yue)量產問世。此后比(bi)亞迪公開了關于(yu)刀(dao)片(pian)電(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)針刺實驗，其選(xuan)取當時純電(dian)(dian)動汽(qi)車(che)最(zui)為流行(xing)的(de)三元(yuan)鋰電(dian)(dian)池(chi)(chi)和磷酸(suan)鐵鋰電(dian)(dian)池(chi)(chi)作為試驗比(bi)照(zhao)對象。如圖4不(bu)難(nan)看(kan)出，三元(yuan)鋰電(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)表(biao)現最(zui)為慘烈，普(pu)通的(de)磷酸(suan)鐵鋰塊狀電(dian)(dian)池(chi)(chi)表(biao)現稍好，“刀(dao)片(pian)電(dian)(dian)池(chi)(chi)”在(zai)(zai)實驗中表(biao)現最(zui)為出色(se)。雞(ji)蛋形(xing)狀肉眼觀察到的(de)變(bian)化(hua)不(bu)大，電(dian)(dian)池(chi)(chi)既沒有(you)出現明火爆(bao)炸，也(ye)沒有(you)冒煙(yan)，表(biao)面的(de)溫度控制在(zai)(zai)30~60℃之間。

刀片電(dian)池自前年的(de)(de)針刺試(shi)驗后名聲大噪，經過兩年時(shi)間(jian)的(de)(de)檢驗，已(yi)經獲得越來越多新能源車(che)制造商的(de)(de)認可。相(xiang)比之(zhi)下，寧德(de)時(shi)代第三代CTP技術下的(de)(de)麒(qi)麟電(dian)池，伴隨著無熱擴散(san)技術推出(chu)，不免讓(rang)人又有了些許遐想空(kong)間(jian)。

對于動(dong)力電(dian)池的安全性，往往會考(kao)慮到動(dong)力電(dian)池的熱管理(li)，下面(mian)我們從(cong)專利角度(du)看看二者在熱管理(li)方(fang)面(mian)的異同(tong)。比亞迪和寧德時代都提供了水冷(leng)和風冷(leng)兩種方(fang)案。其中(zhong)家用車為(wei)水冷(leng)方(fang)案。

如圖5所(suo)示，“刀片電池(chi)”的(de)水冷方案(an)是把(ba)水冷板放在整個(ge)電池(chi)包的(de)上(shang)面，與模(mo)(mo)組頂板直接接觸，對電芯側面窄邊進(jin)行冷卻。同時，為(wei)提高導熱(re)(re)效(xiao)率，模(mo)(mo)組頂板與電芯側面之間有導熱(re)(re)板，整個(ge)包的(de)溫度差控制在1℃以(yi)內。

此外(wai)，電芯的(de)另(ling)一側面與模組底部之間有隔(ge)(ge)熱層，以(yi)隔(ge)(ge)絕電芯與外(wai)界的(de)熱交換，起到保溫作(zuo)用。對(dui)(dui)于熱失控情況，比亞迪“刀(dao)片電池”的(de)處理思路是：正對(dui)(dui)著(zhu)防爆(bao)閥設計進氣孔(kong)，將熱失控發生(sheng)后(hou)的(de)氣體、火焰(yan)等引(yin)導(dao)到排(pai)(pai)氣通(tong)道，經排(pai)(pai)氣通(tong)道排(pai)(pai)向周圍環境。(CN110416451B，電池容納裝(zhuang)置和電動車)。

比亞迪刀片電(dian)池包邊框結構(gou)放(fang)大圖

而寧(ning)德(de)時(shi)代(dai)的(de)(de)(de)水冷(leng)方案與其之前的(de)(de)(de)熱(re)(re)管理方式(shi)相同(tong)，是把(ba)水冷(leng)板放(fang)在整個(ge)電池(chi)包(bao)的(de)(de)(de)下(xia)面，與模組底板直接接觸，對電芯進行冷(leng)卻。與此(ci)同(tong)時(shi)，為提高導熱(re)(re)效率，電芯的(de)(de)(de)側(ce)面、殼(ke)體里面填充導熱(re)(re)膠(jiao)。此(ci)外，在電芯側(ce)壁(bi)和電芯殼(ke)體間內(nei)置(zhi)壓(ya)力或者溫度(du)傳感器，提前探測熱(re)(re)失控。(CN209071461U，熱(re)(re)管理裝(zhuang)置(zhi)及電池(chi)包(bao))

寧德時代(dai)電池包(bao)熱管理裝置結構示(shi)意圖(tu)

從硬(ying)件(jian)層面(mian)來看，比亞迪刀(dao)片電(dian)(dian)(dian)池(chi)為電(dian)(dian)(dian)池(chi)包設計了新的(de)排(pai)氣孔和排(pai)氣通道，避免火焰、煙霧或氣體聚(ju)集(ji)在(zai)模組內，對電(dian)(dian)(dian)芯(xin)造(zao)成二次傷(shang)害。綜上(shang)，雖然針(zhen)刺試驗結果不能完全代表(biao)電(dian)(dian)(dian)池(chi)組的(de)安全性，但在(zai)消費者的(de)眼中，針(zhen)刺試驗就(jiu)是一(yi)項“量(liang)化”好了的(de)標準。麒(qi)麟電(dian)(dian)(dian)池(chi)能否(fou)遏制刀(dao)片電(dian)(dian)(dian)池(chi)的(de)狂奔，目前下結論還(huan)為時尚(shang)早。

綜上(shang)所(suo)述，從(cong)(cong)能量(liang)角度出發，無論是(shi)(shi)比亞迪“刀片電(dian)池(chi)(chi)”還是(shi)(shi)寧德時代的“麒麟電(dian)池(chi)(chi)”，兩者的本質都(dou)是(shi)(shi)鋰電(dian)池(chi)(chi)包的結(jie)構工藝創(chuang)新，整(zheng)體提(ti)升鋰電(dian)池(chi)(chi)包級的能量(liang)密度;而從(cong)(cong)安全性能上(shang)，“刀片電(dian)池(chi)(chi)”在(zai)熱管理上(shang)現階段似乎更(geng)勝(sheng)一籌。

當前鋰電池電芯能量密度的提升遇到了階段性的瓶頸，而電芯能量密度的提升顯然更加考驗鋰電池廠家電(dian)化學的研發實力!相信(xin)寧德(de)時代和比亞迪均在(zai)不斷尋求技術突破，在(zai)這場沒有(you)硝煙的戰爭中，暗涌悄無聲息，市場最終會給予答案。