“搭载刀片电池的新能源汽车，将把‘自燃’这个词从新能源汽车的字典中彻底抹掉”，比亚迪集团总裁王传福在3月29日的刀片电池发布会上说，刀片电池将改变行业对三元锂电池的依赖，把动力电池的技术路线引回“正道”，并将重新定义新能源汽车的安全标准，引领全球动力电池安全新高度。
频频曝光的电动汽车自燃事故引发公众对电池安全的担忧
通过刀片电池，比亚迪刷新了磷酸铁锂电池的能量密度，追平三元锂电池的主流水准；通过针刺实验，刀片电池又显示出了异乎寻常的“冷静”，成为唯一能在这一严苛测试中过关的动力电池。
在多年竞争和淘汰之后，电动汽车的动力电池由群雄逐鹿演变为两强争霸，三元锂电池成为乘用车的主流，而磷酸铁锂电池则牢牢控制了公交、大巴市场。
背后的逻辑是：三元锂电池的能量密度更高，可以支撑更好的续航表现，还能拿到政策补贴，这都在刺激汽车厂商装车的积极性；而磷酸铁锂电池的安全性更好、寿命更长，对于乘员数量多、运营强度大的公交、大巴来说，这种电池是不二之选。
在磷酸铁锂阵营中出现“刀片电池”这一新生代产品后，三元锂电池会受到怎样的冲击？它所把持的乘用车市场，会倒向磷酸铁锂阵营吗？
▍为什么是“刀片”？
比亚迪超级磷酸铁锂单体电池（俗称电芯），因外观呈扁平的长条状，而被称为“刀片电池”。
通过刀片电池发布会和相关专利文件，我们可以看到比亚迪提升磷酸铁锂电池能量密度的思路。
刀片电池实际上是CTP的产物，所谓CTP（Cell to Pack）是指把单体电池（电芯）直接组装成电池包，而传统的电池包内部结构复杂，要先把若干个电芯组装成模组，再把若干个模组组装成电池包。
某品牌汽车动力电池包结构示意
传统电池包内部需要布置若干纵梁和横梁，以固定电池模组，并加强电池包的强度。电池模组的外壳和电池包内纵横交错的加强梁，会占用大量空间，据比亚迪集团副总裁、弗迪电池董事长何龙在刀片电池发布会上透露，传统电池包的空间利用率仅为40%左右，而刀片电池省去了模组和加强梁两个环节，空间利用率提升了50%，换言之，电池包内留给电芯的空间可以达到60%。
刀片电池为什么这么长？据比亚迪电池包发明专利申请相关文件显示，刀片电池长度可以在600mm—2000mm之间，远远超过普通锂电池电芯。电芯长度能根据电池包的尺寸定制，由于长度足够，电芯两端可以“抵达”电池包的外围框架，直接固定在边梁上。
刀片单体电池（电芯）外观呈扁平的长条状（图片来源于相关专利资料）
刀片电池为什么这么扁？相关专利文件中解释说，电芯制作成扁平状可加大有效散热面积，提高散热效率。
电芯为什么能替代纵梁和横梁？专利文件显示，这种电芯为硬壳电芯，外壳为钢或铝材质，本身便可起到支撑作用。电芯并列布置在电池包内时，可替代加强结构来保证电池包的结构强度，从而少用甚至是不用纵梁和横梁。
据何龙在发布会上介绍，刀片电池的电芯既是“能量体”，同时又是结构件，并且还借鉴“蜂窝铝”的结构，在电芯阵列的上下两面粘接上高强度结构板，这样可以让刀片电池包的强度比传统电池包“不减反增”。
刀片电池包内部结构示意（图片来源于相关专利资料）
这种设计无疑会大幅提高电池包的“体积比能量密度（瓦时/升）”，也就是说，同样大小的电池包，可以放进更多的电芯，从而携带更多的电量。
电动汽车的动力电池包通常布置在底盘上的前后轴之间，长度、宽度和厚度都受限。相对于三元锂电池，磷酸铁锂块状电池的能量密度偏低，传统结构的磷酸铁锂块状电池包，所携带电量很难支撑电动汽车续航超过400公里。而据比亚迪提供的信息，使用刀片电池结构的电池包，体积比能量密度提升50%，搭载刀片电池的比亚迪“汉”车型预计于6月上市，NEDC续航达到605公里，基本追平了三元锂电池的先进水平。
电动汽车的电池包通常布置在底盘上，体积受限（示意图来源于网络）
而据相关专利文件中的描述，刀片电池包的体积利用率还可以进一步提升，“此设计可以将空间利用率由原先的40%左右，提高到60%以上甚至更高。
在三元锂电池领域，目前也在推进电芯直接成包的CTP技术，但提升幅度与刀片电池相比有明显差距。根据宁德时代的数据，CTP三元锂电池包体积利用率可以提高15％—20％，电池包能量密度提升10％—15％。
▍ “针刺”代表了什么？
除了能量密度大幅提升之外，比亚迪刀片电池还显示了惊人的安全性。
据悉，比亚迪刀片电池日前完成了动力电池测试领域难度最大的“针刺实验”，这也是首款通过针刺实验的动力电池。
单体电池的针刺实验，是用直径5mm-8mm的钢针刺穿电池，钢针停留在电池内观察一小时。导电的钢针刺入电池后，会导致电池内部短路，可能引起热量急剧释放、失控，进而引发起火、爆燃等后果 。由于难度太大，目前没有三元锂动力电池能够通过这一测试，新国标《电动汽车用锂离子动力蓄电池安全要求》（征求意见稿）甚至取消了针刺实验。
3月29日的刀片电池发布会上，比亚迪公布了三元锂电池、传统磷酸铁锂块状电池和刀片电池的对比针刺实验完整视频。视频显示，三元锂电池“一刺即爆”，在两三秒内就出现了剧烈燃烧，表面温度超过500摄氏度，电池表面放置的鸡蛋被炸飞；传统磷酸铁锂电池有烟雾冒出，但没有出现明火，表面温度在200—400摄氏度，电池表面的鸡蛋被烤焦；而刀片电池则没有出现烟雾和明火，电池表面温度也仅有30—60摄氏度，电池表面的鸡蛋没有变化。
三种动力电池的针刺实验结果
据中科院院士、清华大学教授欧阳明高分析，刀片电池之所以能通过针刺实验，一方面是因为长条状的电池散热面积大，另一方面，是形成电池短路的回路长，产热量少，这两个因素决定了刀片电池温升速率较小。
某媒体曝光的刀片电池真容
由于屡屡曝出起火事件，电动汽车的安全性引发质疑，据中国汽车流通协会发布的报告，由于多起电动车爆炸起火事件的影响，有近30%的消费者担心电池安全问题，并因此放弃购买电动汽车。
据新能源汽车国家大数据联盟的调研，在电动汽车已查明的着火原因中，电池问题占比最高，达到58%；而据新能源汽车评价规程（CEVE）的资料，2019年发生的电动汽车起火事故中，三元锂电池车辆占比最高，达到60%，磷酸铁锂电池车辆占比仅为5%。
三元锂电池能量密度较高，在乘用车近两年的“续航竞赛”中，三元锂电池成为汽车厂商主流选择。但三元锂电池的热稳定性较差，尤其是厂商为追求更好看的数据，推动了三元锂电池迅速“高镍化”（三元锂电池正极材料中含镍钴锰三种元素，提高镍的比例可提升能量密度，但电池的化学稳定性会下降），安全风险在进一步上升。
比亚迪的刀片电池通过了针刺实验，意味着通过技术革新，磷酸铁锂电池达到了更高的产品稳定性和更低的故障率。“把自燃从新能源汽车字典里抹去”的刀片电池，会对三元锂电池把持的乘用电动汽车市场形成颠覆性冲击吗？
比亚迪刀片电池已于3月份实现量产，并将首次搭载在汉车型上
王传福在发布会上表示，对电池能量密度不切实际的追求，彻底“带偏了”动力电池行业的发展路线，并且让新能源乘用车的安全口碑付出了极其惨重的代价；而刀片电池的发布是在“纠偏”，不但彻底解决新能源汽车行业安全痛点，还将倒逼整个行业做出改变。
关于刀片电池的应用前景和对行业的影响，弗迪电池董事长何龙透露说，“几乎所有你能想到的汽车品牌，都在和我们探讨基于刀片电池技术合作的方案”。
