刀片电池家族的壮大与分化

日前，坊间传出消息，比亚迪第2代刀片电池研发工作已取得重大进展，其能量密度与安全性大幅提升，不久之后或迎来产品发布。这似乎并非空穴来风。近日，比亚迪召开海豹新车型发布会，其纯电平台总监姜龙透露：“无论长刀还是短刀（电池），比亚迪都储备了解决方案。”

更早之前，吉利汽车第2万套神盾短刀电池下线；蜂巢能源第2代短刀快充铁锂电芯在上饶、盐城两个基地完成对客户的大批量交付。

动力电池领域向来不缺技术与产品的竞争。随着市场对能量密度、安全性、可靠性的追求，动力电池的结构走向了扁长条形，并逐渐分化出长刀和短刀形态。伴随结构设计和制造工艺等技术创新，动力电池正在迎来新的发展。

刀片电池强势来袭

按照不同分类标准，动力电池可以有很多划分。中科院电工所前研究人员周康（化名）对记者介绍称，如根据正极材料的不同可分为三元锂和磷酸铁锂电池；按封装技术划分，可分为圆柱、方形、软包电池。具体来看，圆柱电池电芯的正负极与隔膜被卷绕到负极柱上，以钢壳或铝壳进行封装，之后注入电解液再封口；方形电池使用卷绕或叠片制造，是目前市场占比最高的产品结构；软包电池采用铝塑膜包装，即给液态锂离子电池套上一层聚合物外壳。

2020年，刀片电池横空出世。比亚迪集团董事长兼总裁王传福在发布会上表示，刀片电池将把“自燃”这个词从新能源汽车的“字典”里抹掉。凭借自配套优势，首款配装刀片电池的比亚迪汉车型市场大卖。其后，比亚迪全系车型开始导入刀片电池，这个技术“标签”开始逐渐被行业和用户所熟知。随着比亚迪在新能源汽车市场占据核心位置，刀片电池的应用更是“水涨船高”。

其实，所谓刀片电池不过一个名字，无非是将产品做得更扁、更长，让电池模组看起来像一片片刀刃叠放起来。一位业内人士告诉记记者，“刀片电池”不是官方名称，比亚迪对其命名“超级磷酸铁锂电池”。它是通过取消模组，增大磷酸铁锂电芯长度，将电芯以阵列的方式并排插入电池包中。由于单体电池外形比较扁平，故称为“刀片电池”。

在造型上，方形硬壳电池成组结构简单，方便设置防爆阀，更加安全。周康表示：“比亚迪刀片电池如果从造型来说，可以属于方形电池，但从内部工艺结构来看，不属于任何一种，可以认为是自成一派或特殊的方形。”据她解释，刀片电池的设计理念是通过跳过传统的模组环节，直接将电池拉长成刀片状并固定在电池包上，让电池本身充当结构件。这种设计不仅增大了电池包的强度，还因去除模组结构而减轻了重量，可大幅提高空间利用率，进而提升能量密度，使汽车有更长的续驶里程。

资料显示，传统的电池包由电池组成电池模组，然后将模组排布在一个托盘上组成电池包。然而，这种设计导致空间利用率仅有40％。而刀片电池则将电池直接拉长并固定在电池包的边框上，使其既成为能量体又成为结构件，解决了固定问题和强度问题。这一方案使得刀片电池的空间利用率达到60％以上，相当于传统电池包提升50％的利用率。这不仅提高了电池的能量密度，也为新能源汽车的设计提供了更大的灵活性。

短刀电池“另立山头”

在刀片电池的基础上，短刀电池的概念不难理解。短刀电池的长度通常在600mm左右，而刀片电池的长度可以达到1000mm甚至1300mm。2019年，蜂巢能源正式推出短刀电池。2021年，蜂巢能源第1代短刀电池实现量产，并推行全域短刀化，覆盖全应用场景。2022～2023年，蜂巢能源实现全域短刀商用落地，并开启快充战略，计划覆盖2.2C至6C领域。据不完全统计，自2023年1月到2024年7月，蜂巢能源短刀电池一共出货约15.1万台，合计5.41GWh，分别给吉利、零跑、长城和Stellantis等海内外车企的20余款车型供货。

2023年4月，中创新航广东江门基地OS磷酸铁锂电池量产下线。该款电池采用长方体的短刀片形态，系统能量密度为153Wh/kg。

今年6月，吉利汽车发布自研自产的最新一代“刀片式”磷酸铁锂电池——神盾短刀电池。据介绍，神盾短刀电池尺寸为580mm，比长刀电池缩短约40％。同时，长度更短，内阻更小，平均充电倍率可达2.45C，电芯发热量更低，具有体积利用率更高、结构设计和成组排布更灵活等特性，目前产品下线已超过2万套。

此外，因湃电池、瑞浦兰钧、国轩高科等企业也在短刀电池领域开展布局，可以说这一产品阵营正在不断壮大。业内人士表示，短刀电池小尺寸的设计为汽车内部空间布局提供了更多可能性，同时也为提高电池的安全性提供了新的解决方案。周康从结构上分析称，相较于长刀电池，短刀电池纵向扭转应力较小，更不容易折断，稳定性更强；另一个优势在于，短刀电池电子移动距离短，短时间内可以有更多的电子移动到位，这样充电就更快，更容易做高倍率快充。

扁长条形结构的动力电池愈发走俏，而短刀化又为行业注入“新鲜血液”。比如，在插混车型的设计中，短刀电池可以避开排气管，做到高集成、高电量，契合车企的需求；再比如，其电芯成组效率更高，系统能量密度更出色，更适合快充，再加上热电分离的设计，不仅使得纯电动车型的续驶里程更长，充电速度更快，还能做到更加安全。

创新是系统性工程

“在现有电池技术化学体系无法取得大幅度突破的前提下，结构创新是一条出路。”周康表示，无论是刀片电池、短刀电池以及其他不同命名的创新产品都是通过不同封装技术优化结构，提供更好的解决方案。

高工产研锂电研究所（GGII）方面认为，刀片电池未来发展将呈现以下趋势：一是低成本化，2025年刀片电池系统价格有望跌破0.35元／Wh；二是厚涂布化，未来刀片电池能量密度将超200Wh/kg；三是高倍率化，4C及以上倍率将占据主导；四是多场景化，刀片电池（含短刀、长刀）还将在储能、工程机械等细分领域加速应用。

此外，还需指出的是，刀片电池除了实现结构革新，其产品力的提升也离不开材料的创新、制造的创新，以及体系能力的搭建。比如，蜂巢能源的第2代短刀电芯，使用自主研发的磷酸铁锂材料和高性能小颗粒石墨负极，以及首创的非对称隔膜设计，在隔膜两侧使用了不同的粘结剂，再加上新型粘合剂的加入，实现了隔膜连续裁断过程中不掉粉、不掉料，以保证更高的洁净度。再比如，围绕神盾电池安全系统，吉利构建神盾新能源安全技术中心，即基于电池安全实验室、电磁辐射安全实验室、整车安全实验室，以及可提供强大算力支持的星睿智算中心，展开全方位、贯穿整个电池生命周期的安全技术研发和验证。

无论长、短的不同，还是液、固的变化……动力电池的技术升级和竞争仍在继续。其中行业还发生一个明显的市场变化，那就是越来越多的车企自研电池。车企自研电池，除了构筑技术“护城河”的考量，更重要的一点在于，希望借此更好地控制成本。车夫咨询合伙人曹广平表示，动力电池的成本一直处于高位，成为新能源汽车的价格“瓶颈”。当前，车市“价格战”如火如荼，供应链上每一个环节都在追寻最优的降本增效方案，动力电池尤是如此。但电池形状、尺寸的不统一，限制了生产效率。据悉，2021年之前，几乎每款车型都有定制的电池产线，产能利用率也因车型销量起伏而难以保持，电池企业有苦难言，车企也因每次开发新电池而投入过多的费用。

“动力电池行业拥有一定的门槛，尤其随着新能源汽车市场局面逐渐打开，各企业都渴望做大多强，获取盈利的同时，也能在未来制定标准、统一规格时拥有更多话语权。”周康表示。刀片电池的出现，为动力电池规格统一提供了契机，产业链上下游看到了标准化生产的曙光，成为进一步提高良率，降低成本的开始。

此前，行业专家曾指出，动力电池规格尺寸还是偏多，适用性并不强。未来，随着市场集中度的提升，由行业组织修订动力电池尺寸标准，减少规格，进行标准化生产，将是一项很重要也很紧迫的工作。