前两天宁德时代和比亚迪关于电池是否需要进行针刺实验唇枪舌战，场面也逐渐白热化发展，据说宁德时代还有第三支视频准备中，很多人也都在期待。在这个局面下，被大部分企业所放弃的磷酸铁锂电池地位就略显尴尬。为续航里程牺牲安全系数这个买卖到底值不值，每个人心里都有一个答案，鱼和熊掌不能兼得，今天我就为磷酸铁锂电池小小的辩解一下，也希望大家不要对这种电池失去希望，毕竟在NCM三元电池的安全性提升之前，磷酸铁锂电池还是不能被彻底放弃的Plan B选项。
磷酸铁锂电池原理
磷酸铁锂电池因为其结构稳定、安全性能好、充放电性能良好的优点无法被彻底放弃，退出纯电动车的舞台。而从某些角度来看，磷酸铁锂这种材料结构很有意思，它是稳定的橄榄石结构，但是成也结构败也结构，这也会让充放电过程中离子不好移动，最直观的表现就是，电池容量低。
1个PO4四面体与1个FeO6八面体、2 个 LiO6八面体共边，相互嵌套在一起就成了磷酸铁锂的晶体结构，PO4在FeO6之间会阻碍锂离子的扩散，即锂离子脱离或嵌入磷酸铁锂层状晶格时，会受到结构带来的阻力，这也就导致了磷酸铁锂电池放电容量较低。此外，相邻的 FeO6八面体通过共顶点连接层状结构和尖晶石结构中存在共棱的 MO6八面体连续结构不同，前者的电子传导率过低，让磷酸铁锂电池只能在小放电倍率下充放电。
但也是因为这种特殊的结构，让原子之间形成了非常稳定的化学键，让电池在高温环境下也可以维持正常内部状态，进行工作。这也就是磷酸铁锂电池稳定性好的根本原因。
磷酸铁锂电池也不是“无可救药”，可以通过导电碳的加入以及碳包覆、掺杂和粒径控制等手段来改善性能，虽然技术上可行，但在工业推广方面还要考虑成本、生产效率等方面。而成本问题可能也是宁德时代8系NCM电池能通过针刺测试却没有量产的原因之一。
当前行业内部普遍认为磷酸铁锂的发展已经到了天花板，但是创新从来不只是从微观技术方面，从电池整体考虑，重新规划内部布局也是另一种独辟蹊径的方法，刀片电池的横空出世无疑为消费者和投资者带来了惊喜。
刀片电池核心专利分析
刀片电池发布初时，比亚迪董事长王传福曾宣称该款新型电池共拥有300多项核心专利，这种说法未免有些过于夸张。事实上，自从1997年锂离子电池之父J.B.Goodenough开始尝试用磷酸铁锂（LiFePO4）作为锂电池的正极材料，各个国家的研究人员都对该材料给予了重视。
磷酸铁锂电池发展到今天，已经成为一个非常完整的技术理论体系，很难有新的创新和技术突破。因此所谓的“刀片电池”并不是创造了磷酸铁锂电池的新技术，而是对单体电池、电池组、电池包的一种全新设计。
经过查阅比亚迪的相关专利，去年11月份公布的三个专利基本概括了刀片电池的核心技术。
单个电池的电压是固定的，如钛酸锂类电池的电压是2 .4伏、磷酸铁锂类电池的电压是3 .2伏、三元类电池的电压是3 .7伏，想获得高电压必须将大量的裸电芯串联成电池组，再将电池组组装成动力电池包。这一过程需要大量的安装零件，这提高了成本并且导致整体重量上升；同时，这些组装零件也占据了大量的空间，降低了电池包的空间利用率。
CN110518174A和CN110518156A两篇专利主要解决了这一问题。专利中提到，电池模组中的电芯或电芯组置于独立的容纳腔中，容纳腔被隔板隔开，彼此密封。隔板上的注液孔连接相邻的两个容纳腔，隔板上有阻挡机构控制注液孔的开关，使电解液的注入高效率且精确可控。
在注液完成后，通过关闭注液孔使相邻两个容纳腔之间完全隔离，电解液不会在相邻的容纳腔之间流动，不会相互影响。在电池的使用过程中，不同电芯的反应程度也不一样，因此这种相互隔离的体系会防止不同电芯之间电位差过大而产生隐患。
另外，当锂离子电池过充或短路时，阻挡机构使注液孔打开，处于开启状态，用于排气泄压。
所有通道及容纳腔都在电池壳体内部，壳体表面开口少，电池完整性强。壳体起到二重密封效果，单个容纳腔电解液泄露不会影响其他容纳腔，并且不会泄露出电池壳体。这些设计使整个电池的密封性能和安全性能显著提高，使用寿命提升，壳体加工简化。
上述设计简化了电池组的内部构造，减少了动力电池包在使用过程中因内阻导致的内耗和发热。刀片电池能以完美表现通过针刺实验也许正是得益于这些专利设计。
而专利CN110165118A主要是关于电池包的，刀片电池的单体电池都是硬壳且尺寸较长，因此每一块单体电池都可以当做加强电池包强度的横梁或纵梁。通过优化支撑连接，甚至可以只用单体电池做支撑，而不用额外的支撑件。
这一专利减少了电池包中螺钉等连接件和端板侧板的使用，减轻了电池包的重量，使车载电池包的空间利用率由原先的40%左右，提高到60%以上甚至80%，极大地提高了该电池包的能量密度。磷酸铁锂电池本身的材料特性无法进一步提高能量密度，通过整体角度提升空间利用率也能进一步提升电动车续航里程。
总结
在磷酸铁锂电池技术发展到瓶颈的情况下，对电池模组和电池包的优化设计，通过另一种方式实现了更高的能量密度和更安全的电池性能。技术能否达成目标是一回事，而如何将技术带到日常生活中又是另一回事，尽管刀片电池没有从电池本身技术上实现革新，但对电池系统的优化设计同样也是曲线救国的另一种方式。首批搭载刀片电池的比亚迪汉很快就要交付了，等到那时，我们再来看一看，刀片电池是否真的能做到安全性和电池容量兼备吧！
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