这几天除了娱乐圈里「淡黄色的裙子，蓬松的头发」刷屏了以外，汽车圈当然不甘寂寞，一场动力电池领域技术进化运动就此开启。
一场发布会，一系列闪耀的词汇「重新定义行业安全标准」、「把（自燃）从新能源汽车里抹去」、「倒闭行业作出改变」、「纠正动力电池发展路线」，比亚迪发布了一款长约 2 米的动力电池，又称「刀片电池」。
这也是目前为止动力电池中最大的单体电芯，根据比亚迪专利显示，这款电池产品的高度为 118 mm、厚度为 13.5 mm、长度则可以在 435 mm-2500 mm 之间进行定制。因其长而薄的形状酷似刀片，得名刀片电池。
因为其彻底摆脱电池模组设计，比亚迪成为了第一个量产无模组技术电池的企业，而这种通过迭代生产工艺，提升电池系统的空间利用率和能量密度，并兼具成本优势。
所以确切地说，刀片电池并不是突破了材料层面的创新，而是关于电池生产和工艺的迭代与进化。
那么刀片电池能不能成为比亚迪重回国内动力电池老大的杀手锏呢？
其实早在几个月前行业对刀片电池的报道就陆续多了起来，而发布会之后更是消息满天飞，讨论多了也就形成了多个观点的阵营，主要的阵营也无非就是两种：一种是认为刀片电池没啥技术提升，只是比亚迪的营销噱头；另一种是认为刀片电池解决了多方面的实用需求，具有开创性意义。市场对刀片电池的讨论演化出阵营之分，其实很好理解这两种观点，对于觉得是噱头的一方，其实是在动力电池材料技术的角度去看待问题，这个解读虽然也没有错，但我认为确实有点难为比亚迪了。因为受限于对基础化学科学的认知，材料方面的创新比较有限，即使偶有消息也是在实验室环境，还实现不了量产。所以全球的主流电池厂商目前都没办法在材料端具有大的建树。因为动力电池的技术细节非常多，除了材料方面，那就是被提最多的电池模组的集成技术，通过对这项技术的改进也能实现续航里程的增加，这就是我们说的生产和工艺方面的创新。什么叫 CTP？CTP 技术全称 Cell To Pack，也叫无模组技术，现有两种不同的技术路线，一种是完全无模组，一种是用大模组代替小模组。简单来说就是比亚迪的刀片电池是 CTP 技术路线的一种，而宁德时代也有 CTP 技术方案，所以 CTP 技术本身可以是任何厂商都可以选择的路径。可以理解为樱桃味可乐和草莓味可乐，但都叫可乐。并不是说 CTP 是比亚迪或者宁德时代哪一家的技术，而是无模组技术的统称。什么是电池模组？举个例子便于理解，如果我们买鸡蛋都知道，会有鸡蛋板装鸡蛋防止破裂，有了这个概念，我们就来说电池模组，鸡蛋就好比单体电芯，每 30 个鸡蛋装一板，6 板鸡蛋装一个箱子，所以板与板之间就会有空间浪费，如果想要装更多的鸡蛋就要拿掉鸡蛋板，而鸡蛋板就相当于模组。本来一个箱子只能装 6 板鸡蛋也就是 180 个，现在拿掉鸡蛋板发现装了 200 个。这就是有无模组的空间利用率。而这个鸡蛋箱子就相当于 PACK 封装技术，也就是电池包，刀片电池采用的就是无模组的设计方案，所以说它是一项电池生产以及工艺的创新。简单来说就是，如同你买的一节南孚电池一样，一片刀片电池就是一个单体电池。上面我们说了，所谓的无模组就类似拿掉鸡蛋板装鸡蛋，那么随之而来的问题也就多了，因为没有了鸡蛋板的单独固定，鸡蛋更容易破裂，推演到动力电池无模组化上也是一样，解决散热、强度等才能比较安全的使用。刀片电池采用的是比亚迪主导的磷酸铁锂电芯，只是把以前的单体电芯拉长，同时在刀片电池侧脊背上安装高强度板，这样电池侧面就可以承担支撑作用，不需要在布置结构件，这样「刀片电池即是储能装置，又是结构件，可以直接支撑电池包的大梁」。把单排电芯直接铺在底板上，电芯两端固定在端板上，由两端边框提供对电芯的支撑力。简单解释就是电芯非常金贵，传统制造是设计一堆模组把电芯放在里面保护起来，不让它磕到碰到，而刀片电池是在电芯侧脊加高强度是电芯自身具有高强度支撑力，而且在封装边框可以再次为电芯提供支撑力，这是双重保障。所以每片电池都可以单独排列在电池包内，这样就使电池包的空间利用率大幅提升。从之前电池 40% 的空间利用率，提高到了 60%，这一特性直接让刀片电池成组后的系统能量密度提升了 50%。据公布新搭载这一电池的比亚迪「汉」续航达了 600 km，而目前主流电动汽车也不过 500 km-600 km。并且因为电芯使用磷酸铁锂，那么在电池循环寿命方面也拥有极大提升，达到 8 年 120 万公里的循环。刀片电池在寿命、续航、性能已经与现在的 NCM/NCA 811 三元锂电池相差无异。这也是为什么比亚迪说，要把「自燃」从电动汽车里面抹去，2019 年电动汽车的几次自燃事件轰动一时，使电动汽车也出现了短暂的信任危机，当然引发自燃的因素有很多，从材料、电芯、系统到实际使用的路况都不可忽视，虽然磷酸铁锂本身并不能保证零事故率，但就电芯稳定性来说还是具有优势。刀片电池的散热面积更大，受到穿刺时，产热能力下降，因此电池热失控的影响更小。而恰恰三元电池是市场主流采用的技术路线，这也是比亚迪说要「纠正动力电池发展路线」的原因。因为续航，市场广泛采用三元电池，这让比亚迪主导的磷酸铁锂一时间黯然失色，而现在刀片电池续航已经和三元差不多，并且磷酸铁锂稳定性还要优于三元电池。这就是比亚迪说的「倒逼行业作出改变」，比亚迪积压多年的心声啊！在设计上刀片电池对于工艺的要求极高，因为大电芯生产的工艺是与电芯壳体材料都是新技术的体现，在加上比亚迪如何解决结构上的电芯固定，电芯之间连接工艺。所以虽然 CTP 并不是全新技术，但比亚迪这次的刀片 CTP 也是绝对的技术进化。而且这套技术还有一个亮点就是，电芯的灵活方案。电池布置在车辆上的空间是有限的，底盘空间就那么大，还要满足车内空间需求，还要增加续航，以往都是在压榨电池模组的长宽空间，「刀片电池」从一开始就考虑到产品多规格适应性需求。「刀片」的窄边做得尽量小，也就是说垂直高度更容易适应各个高底盘和低底盘车型。上面我们也说了，做刀片电池的无模组设计，其实是非常大胆的举措，这种创新对于产线、工艺、制造等都有着全新的挑战，也就是说工程上可以设计出来，但实际上怎么做出来是大问题？动力电池作为大宗制造业，同样有着非常复杂的生产流程，其中包括：正负极匀浆、涂布、碾压、分切、烘烤、叠片、卷绕、封装、注液、检测、化成、分容等。每一个环节都需要专有的设备运作。刀片电池开创性的设计也为生产工艺带来了难题，刀片电池的长度可以做 400 mm-2500 mm，而就是这样的情况才使得制造成为难题。就目前通用的叠片机、卷绕机、化成机、注液机都不能生产刀片电池。实际生产设备大部分需要定制，需要重新开发，目前这些供应商里提供的最大叠片机的产品规格也满足不了刀片电池生产要求。所以看刀片电池不能只看设计工艺，还需要看它对制造的反哺，因为想要达成效果就必须改进设备和产线。什么是叠片工艺，它是将正极与负极切成小的薄片，然后把隔离膜放中间合成单体小电芯，然后将单体小电芯叠放在一起并联起来组成一个大电芯，根据设计叠放一定数量就是实际需要电芯。你可以把它理解为汉堡，上中下三层，一个汉堡就是一个小电芯，把几个汉堡叠叠加起来就是大电芯。而叠片的电芯受力分布更为一致，每层膨胀相近，界面平整，安全风险相对较低，电池的循环使用寿命更长。其实卷绕工艺与叠片工艺都是对裸电芯阶段的工艺，因为叠片工艺其特有的形态拥有更高的能量密度和界面稳定性。在锂电池循环过程中，电池的正负极极片均有不同程度的膨胀。卷绕工艺，受卷绕拐角处内外层内应力不一致的影响，卷绕的电芯会发生变形甚至会在一些拐角处发生褶皱甚至断裂。随着整车使用时间的不断增加会导致电池热失控风险的加剧，引发安全隐患。从工艺本身来说，这么大尺寸的刀片电芯，最优的方案就是使用叠片工艺，而工程所需的高速叠片机是目前较大的难点，目前只有蜂巢能源已完成首例 45 度旋转式高速叠片的开发与导入，怎么解决高速叠片机等重要生产设备等带来的制造问题，比亚迪一直没有细说。但不难想象不管是对工厂进行改造还是怎样，这和新建工厂几乎无异了，机器重新开发，流水线的宽度、高度可能都需要调整。所以推动工程创新，往往需要顶层设计的配合，在大企业做内部创新的难度其实更大，没有内部资源的配合是推进不下去的，而创新也需要对自我的推翻，所以往往经验也是工程师的枷锁，王传福亲自为刀片电池站台可想而知对它的期许。这是一个从设计到生产工艺全流程的迭代创新，这一点比亚迪是值得点赞的。这可能是比亚迪乃至中国动力电池不能错过的一次机会，虽然比亚迪、宁德时代等国产电池厂商发展非常迅速。但全球范围内动力电池的竞争并没有结束。动力电池电芯层面的竞争随着技术瓶颈暂时告一段落，但对于高续航里程的需求并没有停止，所以提升体积利用率是这一阶段的竞争主体。动力电池模组标准的演变，决定了比亚迪为什么在此刻推出「刀片电池」，动力电池模组标准化是整车产业深度发展的必然产物，早期在探索阶段，每家电芯尺寸、车型空间需求皆不同，所以很长一段时间市场上电池模组的形态、尺寸、布置都很多样，这不能起到标准化模式下的降本增效。所以市场在推动着模组标准化的进程，而企业在市场的话语权决定了供应商对自己妥协程度，大众毫无疑问是那个有话语权的，早期大众直接放出 300 GWh 的量来制定自己的标准，而动力电池企业也都纷纷以这个数字来标准化自己的供应。最有意思的是日产给出同端出极耳方形的大软包电芯、特斯拉给出 18650 和 2170、通用和福特是同端出极耳方形的大软包、起亚和现代给出同端和两侧出极耳方形的两种软包电芯、宝马是 PHEV-1 和 BEV、戴姆勒则是定制软包电芯和大众各自在电芯的规格尺寸上都给出了自己的定义。这也是电芯标准化失败的原因，各家都有标准最后就是都没有标准，而且车型不同需求也不同，电芯标准化就有困难，电芯走不通，那就往模组上面选择。而模组标准化可大有作为，模组标准化就相当于，车企给一个盒子，里面怎么放电芯那就是电池企业的事了。最早的 355 是啥，所谓 355 就是根据模组的长度 355 mm 来叫的简称，包括后面的 390、590 都是这样。大众的 355 模组也是使用最广的标准模组，在早期 e-golf，audi Q7 e-tron 上都有使用，其中 Audi Q7 e-tron 的这款模组在国内的影响较大，因为国内走的还是方壳路线，所以当时国内也跟进了这款模组，所以 355 也是国内运用最多的模组平台。而随着产品形态的发展，355 的问题也逐渐出现，因为 355 是兼容 PHEV 的需求和 EV需求的模组，所以兼顾长、宽都太多。这就导致把模组横向放三个会有富余，放四个则放不下。390 模组孕育而生，390 进一步把长度拉长一些，横向放置 3 个 390 模组，既可以提高空间利用率也可以保证安全。比如 e-tron 95 kWh 的版本，在第一层前后各放了 4 个模组，第二层放了 5 个，这样把数量加到了 36 个，这样就获得来较大的续航，和较简单的结构件。通过355的演化，390逐渐成为大众集团最主要的模组方案。奥迪 A8/A6 的 PHEV 的使用和奥迪 e-tron BEV 就沿用了这个模组的规格。355 和 390 两种不同的规格差异在：在相似的体积里面放更多的能量；在原有的电芯规格下微调，尽可能提高电芯的能量和尺寸。590 是大众到了 MEB 时代的产物，一方面大模组的需求也确实对于当前的设计更有实质性的帮助。在同样的宽度范围内，如果少一个模组，那么空间利用率就能提升，减少结构件，降低成本。590 模组宽度上与 390 一样，通过压榨电池包横向的空间，来增加能量。至此除了 CTP，到了 590 模组的进化算是有了结果，在电池包的宽度方向上，355 和 390 代表了 3 个模组横放的方案，590 代表了两个模组横放的方案。所以联系我们上面说的鸡蛋板的事情来看，不管是 355、390、590 其本质是对电池模组方面的迭代，通过减少模组结构件，来对电池包空间的压榨，实现续航与性能的提升，当然这里面要有超强的制造工艺给予配合才行。而接下来就是 CTP，刀片电池的发布一定程度上使国产或者比亚迪在电池模组集成技术得以领先，所以比亚迪刀片电池的量产，也标志这一轮关于模组集成技术的发展到了一个极高水平。如果比亚迪能够保证了良品率以及装机效果，那么刀片电池将会为市场带来不小的冲击，发布会上有介绍说，目前几乎所有的厂商都与比亚迪洽谈了刀片电池的合作事项。其实在除了 590 和 CTP 还有大众的 PPE，采用双排大模组同样可以压缩电池包宽度上空间。所以全球在电池材料方面的竞争，中国企业占了下风，但生产工艺以及电池包集成化方面比亚迪乃至中国企业或将领先。也就是说比亚迪站稳了先发优势，而且有消息称四月电池日，特斯拉等都将会有电池领域的黑科技发布，而刀片电池就是为了赢得这场动力电池卡位赛。比亚迪的「刀片电池」虽然不是在电芯材料本身的技术创新，但却是在 PACK 集成技术的迭代和蜕变引领市场。市场方面，此前三元电池一直被称为主流的技术路线，如果刀片电池上到产品后表现好的话，那么磷酸铁锂会不会咸鱼翻身。如果是，那么三元所建立的一系列上下游供应商将会得到不小冲击。为什么说刀片电池具有开创性意义，首先是在动力电池的第二轮竞争中刀片电池有机会使中国动力电池技术实现引领，这将极大促进中国新能源汽车产业发展。而且还可以使动力电池多元化发展，实现满足不同层次需求。其次是比亚迪内部一场自上而下的组织创新，面对研发、生产、工艺、设备，万难的情况下没有一个豪华的顶层设计万万不能实现，当年陆奇败走百度，很大程度就是内部资源调配不动，最顶层战略混乱。最后是在这个阶段，「刀片」也必须成为比亚迪上阵的武器，从动力电池国内老大到失去龙头位置，比亚迪内心肯定不服气，那么在特斯拉等推出电池技术之前，比亚迪需要站好身位，在恰当的时间点向市场丢一颗「炸弹」。