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如果你面前摆着两辆同价位的车，一个是燃油车，一个是电动车，让你选择，你会选哪个？
毫无疑问，大部分人在选电动车之前会有很多考虑，尽管电动车相比燃油车有着智能化程度高，设计感强，平时保养便宜的优点，但是从理性角度出发，大部分人觉得电动车安全性和续航还不让人放心。
续航虽然目前能做到400-500公里，对于大部分使用场景都足够了，但是仍然存在冬天夏天续航不一致的问题。
如果说续航还能解决，但是安全性问题确实让人担心。每到夏天总会有一些电动车出现自燃的现象，虽然说概率低，但是一旦发生危害太严重，遇上热失控，留给乘客的逃生时间不多。
以上两个问题点中，我认为是阻碍电动车大规模推广的主要问题是电池安全，也是目前广大汽车厂商主要发力解决的方向。
电池安全跟所选的电池种类息息相关，目前市面上有两种动力电池：一种是三元锂电池，另一种是磷酸铁锂电池。这两种电池各有优势，都在各自的领域里发光发热，先来介绍下三元锂电池。
三元锂电池——能量密度与电池安全
汽车上的三元锂电池主要是以镍钴锰（NCM）或者镍钴铝（NCA）作为正极材料的一种锂电池，里面的镍钴锰或镍钴铝含量可以根据实际需求进行调整。
三元锂电池的主要优点在于其高能量密度和高导电率，而缺点也正是因为高能量密度，在极端的情况下（碰撞/电芯老化/短路）容易发生热失控，进而引发严重的自燃事故。
三元锂电池高能量密度如何来的
材料的选择决定了锂离子电池能量密度的理论值，正负极材料是锂离子电池的活性储能材料，提升能量密度的本质就在于提升正负极的电势差和材料的比容量。为了提高锂离子电池的能量密度，正极材料需要从三个方面考虑：一是高比容量的正极材料，比如高镍正极材料；二是提高正极材料的脱嵌锂电位从而实现高容量，比如镍钴锰NCM材料；三是开发工作电压高的材料，比如镍锰酸锂（LNMO）正极。
下表列出了部分正极材料的能量密度
因此，含镍越高（Ni>0.8），电压越高(>4.5)，能量密度也就越大。比如上图的高能量密度811电池，还有常规的532电池都是三元锂电池。这里的811/532指的都是正极材料三种元素的比例。
结论就是，三元锂电池正极含镍越高，能量密度也就越大。
含镍越大，安全性如何
这里肯定就有人有结论了，既然含镍越多越好，那直接上10,0,0阵型可好，就跟当年切尔西打巴萨一样。有所不知，镍Ni含量超过0.8的NCM和NCA正极材料，会随着镍增高而造成表面残碱升高，阳离子混排加剧，强氧化性镍增多，氧析出现象明显等问题。
说人话就是：热稳定性降低，易燃易爆炸。市场上的高镍电池就有811系列产品，这款产品就在去年夏天出现了很多自燃事故。
【三元锂电池爆燃视频】
众多事故也引发了监管层和汽车行业内对于一昧对高能量密度追求的思考：当前的动力电池发展方向是否过于激进，提高了汽车续航能力而增加了安全风险。这就说到了三元锂电池的兄弟：磷酸铁锂电池。
磷酸铁锂电池——电池安全和能量密度
磷酸铁锂电池指的是锂电池的正极材料为磷酸铁锂。磷酸铁锂电池跟三元锂电池平分了动力电池的天下，而磷酸铁锂电池的优点就是高稳定性和价格低（价格比三元锂电池低20%左右），但是能量密度则比三元稍小。
磷酸铁锂电池安全性如何而来
磷酸铁锂（LFP）电池热稳定性好，安全是其最重要的特点。他的热稳定性得益于其特殊的分子结构，LFP分子结构为一个八面体构成的空间骨架，结构中的磷酸基对于整个材料的框架具有稳定作用，因此LFP材料本身热稳定性和循环性能比较好。
下图是一个同时包含磷酸铁锂电池LFP，三元电池NCM镍钴锰和三元电池NCA镍钴铝的放热速率的实验。其中黑线是LFP电池，而红色是NCM111电池，蓝色是NCA电池，可以看出，在电池温度达到180度以后，三元电池(NCM/NCA)开始急剧的放热，而磷酸铁锂则静静躺在那，电池温度上升，放热速率也没有变化。
这意味着无论是开始放热温度，最大放热速率，最高温度，还是放热时间，磷酸铁锂电池都比三元锂电池有巨大的优势。但是尽管安全优势的存在，磷酸铁锂还是有一些不尽如意的地方，比如能量密度和低温性能比不过三元锂电池。
此时就陷入两难的地步：
热稳定性和能量密度就是天平两端，难以平衡；而磷酸铁锂电池能量密度已经达到理论限值，再往上提升已经很难。如果你是企业负责人，让你对两款电池进行优化改造，你该往哪个方向走？
这就要说到今天的主题：比亚迪的刀片电池了。
天降猛男——比亚迪刀片电池
刀片电池人如其名，就是长得跟刀片一样，长度1米，宽度10厘米，厚度不到2厘米的电池单体。刀片电池的推出，既保持了磷酸铁锂的低成本，高安全，高寿命优势，又解决了其作为动力电池的续航不够，和低温性能下降的问题。
刀片电池是怎样实现安全和续航兼得的
传统的电池包采用的是多个电芯组成模组，然后模组安装到带横梁和纵梁的外壳上，组成电池包Pack，即电芯-模组-电池包安装模式。
而刀片电池采用的是无模组结构设计，省去了中间模组环节，直接将一片片电芯像尺子一样叠起来，集成为电池包。
这样的好处就是电池包内部没有横梁或纵梁，简化了电池包上的装配支撑结构，使得电池包结构明显简化，这种新的电池结构，提高了电池体积利用率，使得有限的电池包内部能够安装更多的刀片电池，于是乎电池包的总容量就上来了，在体积上比传统三级方案节省了最高50%空间。
参考文献Batterypack发表的论文《比亚迪刀片电池为什么能够提高50%的能量密度？》，分析了刀片电池结构上的巨大创新。
文中提到，比亚迪刀片电池的能提高50%体积能量密度的原因在于PACK层级提高了Z向空间的利用率，以及电芯做成了长条状：
说人话就是：以前大家都平躺在一张床上，一床上只能躺两人，现在大家都侧躺着，一张床能侧卧四人，提高了Z方向上的利用率。
刀片电池正是这样通过结构上的创新，让电池包能装更多的电芯，从而使搭载刀片电池的电动车整体续航能够达到三元锂电池水平。
划重点：电池包能装更多的电芯。
看到这儿可能有人有疑问了，既然刀片电池安全稳定优势巨大，且系统能量密度跟三元锂电池接近，那三元锂电池还有优势吗？
刀片电池跟三元锂电池相比，竞争力几何？
论单体电芯能量密度，磷酸铁锂肯定是拼不过三元锂电池的，市场上普通三元锂电池单体能量密度在250wh/kg以上，而磷酸铁锂不到200wh/kg。但是既然是装在车上使用，就应该看整体系统的能量密度。
划重点：整车应该看系统能量密度。
我们拿汉EV和特斯拉Model3来比较，汉EV的系统能量密度在140wh/kg，官方标注，续航为605km。
Model3采用的是21700电芯，单体电芯的能量密度在300wh/kg，这是目前世界上最高能量密度的电池了，但是系统能量密度为150wh/kg（不准确，在这个数值附近）。
就系统能量密度上，刀片电池已经跟三元锂电池相差无几了。
且刀片电池还有成本低，安全性好的优势，只要把电池低温性能解决好，肯定能有不小的优势。
这也就是为什么比亚迪敢全系配备刀片电池的原因了。
小结
因此，对于电动车普及来说，解决电池安全问题比续航问题更为重要，安全，是一辆车最大的豪华。
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