短刀电池成为动力电池主流方向

吉利汽车最近正式发布了自研自产的最新一代“刀片式”磷酸铁锂电池——神盾短刀电池。

从比亚迪提出刀片电池以后，蜂巢能源、极氪还有大众其实都在长条形的电池设计方面持续投入。从整体来看，短刀（600mm以内的长条方形电池）在安全性能、循环寿命、快充能力和低温放电等方面展现出自己的价值，现在也有望成为未来新能源汽车动力电池的主流选择。

Part 1

尺寸和特点

短刀电池的主要的特点包括：

◎ 首先尺寸较小，长度为580毫米，比传统长刀电池（960mm）缩短了约40%。

◎ 结构设计优越，长度更短、内阻更小且电芯发热量低，显著降低了安全风险。

◎ 电池采用湿法双涂层隔膜，柔韧性更佳，在穿刺时不易断裂，且破损孔径和短路面积都较小。

◎ 电池涂层采用了氧化铝等耐热材料，类似在正负极之间添加了一道“隔离带”，大大提高了隔膜的热收缩性能，从而在严苛条件下有效防止热失控。

梳理一下几个特点：

● 快充特性

从尺寸的变化直接的特点，就是内阻的变化。短刀电池具有超快充电性能，可在17分钟内充电至80%，平均充电倍率达到2.45C。这得益于其独特的物理特性，内阻更小，并对材料体系进行了优化升级，显著提升了快充性能。

电池采用管径更细、长度更长的碳纳米管，使负极连结更紧密，为离子传输提供了“高速公路”。在电解液中加入了成膜阻抗更低的添加剂，减少了锂离子的扩散阻抗，使锂离子更易进入负极。

相比之下，如果电池比较长，内阻很难做下来，从10%充电至80%需要26分钟，平均充电倍率为1.61C，且由于内阻较大，易发生析锂现象，发热量也较高。

● 安全性

这里由于是磷酸铁锂配合较薄的电芯，所以相对容易针刺。所以吉利的电芯通过了中汽中心的“8针同刺”试验，使用8根直径5mm的钢针同时穿刺电芯，并静置1小时，电芯未冒烟、未起火、未爆炸。

为了让电池安全显化，吉利在电池系统层面还做了6大串行试验，包括动态海水腐蚀浸泡、高原极寒、高频次刮底、26吨超重往复式碾压、单包侧柱碰撞和烈焰炙烤。

这个电池系统通过“田字格”框架专利设计，整体模态提升2倍以上，加入了吸能型腔，电芯与箱体预留超大空间，全方位防护。在设计层面采用液电分离、电气隔离、热量排疏、导热多重防护设计。底部防护层面使用三层复合材料+DP980钢“三明治”结构底护板，厚度2.6mm，专用电池防撞梁，降低正向刮底时的损伤。

● 循环寿命

从循环寿命上来看，1500次、2500次和3500次的循环寿命是不错的。

◎ 尺寸小、内阻小、发热量低：内部化学反应速度减缓，延长了电池寿命。

◎ 正极材料多元素掺杂：提高了能量密度和离子电导率，稳定材料结构，增强循环性能。特殊包覆技术进一步隔离电解液，抑制金属离子溶解，减少副反应，增强导电性。

◎ 负极材料优化：采用小颗粒材料，缩短Li+扩散距离，增加电解液浸润面积。无定形碳包覆技术大幅降低电化学副反应，确保电芯的循环性能。

建湖耀宁新能源科技公司和贵阳闪聚工厂是吉利神盾短刀电池及电池包的关键生产基地。

◎ 建湖耀宁新能源科技公司位于江苏省盐城市建湖县，成立于2022年7月，投资102亿元，专注于神盾短刀电池电芯的制造。引入了行业领先的“多层定转子高速分散技术”，显著提升了制浆效率，创造了90分钟/批次的制浆速度。

其生产过程完全智能化，采用AI智能及物联网技术，配备超过300台智能物流设备，实现了100%的自动化作业。品控方面，每条产线设有超过6000个品控点和1000台全自动检测设备，采用先进的检测技术确保产品质量稳定性和安全性。

◎ 贵阳闪聚工厂作为吉利神盾短刀电池包的生产基地，成立于2023年9月，于2024年4月全面投产。工厂采用吉利全新自研的智能MES系统，实现了电池生产过程的自动化、透明化和数字化。特别是在快速换型技术方面取得突破，将电池Pack线的换型时间从传统的4小时缩短至仅6分钟内完成。

工厂的生产线设计兼容多种电池包型号，采用先进的AGV柔性输送系统，确保了生产效率和灵活性的高度结合。品质控制方面，工厂实施全线质量控制，从来料到最终产品全程实现智能化、数据化管理，保证每个环节的质量安全和生产效率的最大化。

Part 2

短刀电池的趋势

现在这个阶段，是很考验成本和降低复杂性的。

在过往的设计中，方壳电池在同款车型、不同电量的配置往往会选型不同的电芯尺寸，导致了电芯标准化的分散性。现在的趋势是电池的设计也在统一，通过配置不同的电芯数量从而可以组合成整体电容量不同的电池包。电芯的选择越合理，越能适用于平台化。在极限降本的过程中，是非常有利的。

而短刀电池，由于调节参数相对是比较少的，属于可以通过统一，实现规模化，可以通过非常有限的改动来实现平台化电芯。对于电池的持续降本，这是一条非常有潜力的路径。

这里我们看到：

● 车企进入电池产业，一定要降低电池的复杂性。吉利在极氪、吉利品牌上推出了自己的电池品牌，但是整体的设计和生产实现了尽可能的统一，所以如果按照46系列去投资，最大的挑战是结果不可控。而围绕短刀这个系列投资，因为有前面一些公司踩坑，从准备到拉量的爬坡效果比较好。

● 性能、成本和寿命的平衡，我们在这个过程中围绕寿命特性，成本管控还有快充性能来看，短刀这种300-600mm长度可以设计出不同的方案，总体比较均衡也可以得到一个让人满意的结果。

我们预期这一轮中国车企进入电池生产，大部分是围绕短刀来做的，一方面避开方壳电池层层叠叠的专利问题，也能有一些设计的弹性。

小结