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吉利汽車最近正式發(fā)布了自研自產(chǎn)的最新一代“刀片式”磷酸鐵鋰電池——神盾短刀電池。
從比亞迪提出刀片電池以后，蜂巢能源、極氪還有大眾其實都在長條形的電池設(shè)計方面持續(xù)投入。從整體來看，短刀（600mm以內(nèi)的長條方形電池）在安全性能、循環(huán)壽命、快充能力和低溫放電等方面展現(xiàn)出自己的價值，現(xiàn)在也有望成為未來新能源汽車動力電池的主流選擇。
1、尺寸和特點
短刀電池的主要的特點包括：
◎ 首先尺寸較小，長度為580毫米，比傳統(tǒng)長刀電池（960mm）縮短了約40%。
◎ 結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)越，長度更短、內(nèi)阻更小且電芯發(fā)熱量低，顯著降低了安全風(fēng)險。
◎ 電池采用濕法雙涂層隔膜，柔韌性更佳，在穿刺時不易斷裂，且破損孔徑和短路面積都較小。
◎ 電池涂層采用了氧化鋁等耐熱材料，類似在正負(fù)極之間添加了一道“隔離帶”，大大提高了隔膜的熱收縮性能，從而在嚴(yán)苛條件下有效防止熱失控。
梳理一下幾個特點：
●?快充特性
從尺寸的變化直接的特點，就是內(nèi)阻的變化。短刀電池具有超快充電性能，可在17分鐘內(nèi)充電至80%，平均充電倍率達到2.45C。這得益于其獨特的物理特性，內(nèi)阻更小，并對材料體系進行了優(yōu)化升級，顯著提升了快充性能。
電池采用管徑更細(xì)、長度更長的碳納米管，使負(fù)極連結(jié)更緊密，為離子傳輸提供了“高速公路”。在電解液中加入了成膜阻抗更低的添加劑，減少了鋰離子的擴散阻抗，使鋰離子更易進入負(fù)極。
相比之下，如果電池比較長，內(nèi)阻很難做下來，從10%充電至80%需要26分鐘，平均充電倍率為1.61C，且由于內(nèi)阻較大，易發(fā)生析鋰現(xiàn)象，發(fā)熱量也較高。
●?安全性
這里由于是磷酸鐵鋰配合較薄的電芯，所以相對容易針刺。所以吉利的電芯通過了中汽中心的“8針同刺”試驗，使用8根直徑5mm的鋼針同時穿刺電芯，并靜置1小時，電芯未冒煙、未起火、未爆炸。
為了讓電池安全顯化，吉利在電池系統(tǒng)層面還做了6大串行試驗，包括動態(tài)海水腐蝕浸泡、高原極寒、高頻次刮底、26噸超重往復(fù)式碾壓、單包側(cè)柱碰撞和烈焰炙烤。
這個電池系統(tǒng)通過“田字格”框架專利設(shè)計，整體模態(tài)提升2倍以上，加入了吸能型腔，電芯與箱體預(yù)留超大空間，全方位防護。在設(shè)計層面采用液電分離、電氣隔離、熱量排疏、導(dǎo)熱多重防護設(shè)計。底部防護層面使用三層復(fù)合材料+DP980鋼“三明治”結(jié)構(gòu)底護板，厚度2.6mm，專用電池防撞梁，降低正向刮底時的損傷。
●?循環(huán)壽命
從循環(huán)壽命上來看，1500次、2500次和3500次的循環(huán)壽命是不錯的。
◎?尺寸小、內(nèi)阻小、發(fā)熱量低：內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)速度減緩，延長了電池壽命。
◎?正極材料多元素?fù)诫s：提高了能量密度和離子電導(dǎo)率，穩(wěn)定材料結(jié)構(gòu)，增強循環(huán)性能。特殊包覆技術(shù)進一步隔離電解液，抑制金屬離子溶解，減少副反應(yīng)，增強導(dǎo)電性。
◎?負(fù)極材料優(yōu)化：采用小顆粒材料，縮短Li+擴散距離，增加電解液浸潤面積。無定形碳包覆技術(shù)大幅降低電化學(xué)副反應(yīng)，確保電芯的循環(huán)性能。
建湖耀寧新能源科技公司和貴陽閃聚工廠是吉利神盾短刀電池及電池包的關(guān)鍵生產(chǎn)基地。
◎?建湖耀寧新能源科技公司位于江蘇省鹽城市建湖縣，成立于2022年7月，投資102億元，專注于神盾短刀電池電芯的制造。引入了行業(yè)領(lǐng)先的“多層定轉(zhuǎn)子高速分散技術(shù)”，顯著提升了制漿效率，創(chuàng)造了90分鐘/批次的制漿速度。
其生產(chǎn)過程完全智能化，采用AI智能及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，配備超過300臺智能物流設(shè)備，實現(xiàn)了100%的自動化作業(yè)。品控方面，每條產(chǎn)線設(shè)有超過6000個品控點和1000臺全自動檢測設(shè)備，采用先進的檢測技術(shù)確保產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性和安全性。
◎?貴陽閃聚工廠作為吉利神盾短刀電池包的生產(chǎn)基地，成立于2023年9月，于2024年4月全面投產(chǎn)。工廠采用吉利全新自研的智能MES系統(tǒng)，實現(xiàn)了電池生產(chǎn)過程的自動化、透明化和數(shù)字化。特別是在快速換型技術(shù)方面取得突破，將電池Pack線的換型時間從傳統(tǒng)的4小時縮短至僅6分鐘內(nèi)完成。
工廠的生產(chǎn)線設(shè)計兼容多種電池包型號，采用先進的AGV柔性輸送系統(tǒng)，確保了生產(chǎn)效率和靈活性的高度結(jié)合。品質(zhì)控制方面，工廠實施全線質(zhì)量控制，從來料到最終產(chǎn)品全程實現(xiàn)智能化、數(shù)據(jù)化管理，保證每個環(huán)節(jié)的質(zhì)量安全和生產(chǎn)效率的最大化。
2、短刀電池的趨勢
現(xiàn)在這個階段，是很考驗成本和降低復(fù)雜性的。
在過往的設(shè)計中，方殼電池在同款車型、不同電量的配置往往會選型不同的電芯尺寸，導(dǎo)致了電芯標(biāo)準(zhǔn)化的分散性。現(xiàn)在的趨勢是電池的設(shè)計也在統(tǒng)一，通過配置不同的電芯數(shù)量從而可以組合成整體電容量不同的電池包。電芯的選擇越合理，越能適用于平臺化。在極限降本的過程中，是非常有利的。
而短刀電池，由于調(diào)節(jié)參數(shù)相對是比較少的，屬于可以通過統(tǒng)一，實現(xiàn)規(guī)模化，可以通過非常有限的改動來實現(xiàn)平臺化電芯。對于電池的持續(xù)降本，這是一條非常有潛力的路徑。
這里我們看到：
●?車企進入電池產(chǎn)業(yè)，一定要降低電池的復(fù)雜性。吉利在極氪、吉利品牌上推出了自己的電池品牌，但是整體的設(shè)計和生產(chǎn)實現(xiàn)了盡可能的統(tǒng)一，所以如果按照46系列去投資，最大的挑戰(zhàn)是結(jié)果不可控。而圍繞短刀這個系列投資，因為有前面一些公司踩坑，從準(zhǔn)備到拉量的爬坡效果比較好。
●?性能、成本和壽命的平衡，我們在這個過程中圍繞壽命特性，成本管控還有快充性能來看，短刀這種300-600mm長度可以設(shè)計出不同的方案，總體比較均衡也可以得到一個讓人滿意的結(jié)果。
我們預(yù)期這一輪中國車企進入電池生產(chǎn)，大部分是圍繞短刀來做的，一方面避開方殼電池層層疊疊的專利問題，也能有一些設(shè)計的彈性。
小結(jié)
在中國，電池行業(yè)已經(jīng)進入一片紅海，隨著下一步我們看到整個電池行業(yè)的發(fā)展，會有很多車企進行垂直一體化進行，并且擴展到其他領(lǐng)域來平攤成本。我們看到了這個趨勢！
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