解密比亚迪刀片电池,动力电池路线或将生变

陈燕路丨20/6/5丨阅读11989评论(0)

电动汽车究竟需要怎样的动力电池?这个似乎不需要回答的问题,近日却因为一个关于“三元锂电池和磷酸铁锂电池技术之争”的热门话题,重新引发了人们的思考。

任何时候,“安全第一”毋庸置疑。然而众所周知,在过去几年,由于很多企业陷入了对“续航里程”的盲目攀比,天生热稳定性差,但相比磷酸铁锂电池能量密度更高的三元锂电池广受追捧,新能源乘用车的安全口碑则因此付出了极其惨重的代价。

2020329日,比亚迪正式推出刀片电池,公布其续航里程达到了三元锂电池的同等水平,更顺利通过了令后者望而生畏的“针刺测试”——在动力电池界,通过这一安全测试的难度堪比登顶珠穆朗玛峰。

誓要重新定义电动车安全新标准的刀片电池是如何生产出来的呢?


一场以“登峰造极”为主题的刀片电池工厂探秘活动在弗迪电池重庆工厂举行

64日,一场以“登峰造极”为主题的工厂探秘活动在弗迪电池重庆工厂举行,100多位媒体人、行业专家实地参观,刀片电池背后的超级工厂也得以揭开了神秘面纱。

过度追求能量密度,动力电池行业亟需纠偏

刀片电池问世之前,天下苦电池安全问题久矣。

电动汽车的电池安全问题,一般是指电池的热失控。对比目前电动车常用的两种主流电池,磷酸铁锂材料本身具有放热启动温度高、放热慢、产热少、材料在分解过程中不释放氧气不易起火四大优势。而三元锂电池天性热稳定性差、安全性差是行业公认的事实。

“在500℃的温度下,磷酸铁锂材料结构都非常稳定,但三元锂材料在200℃左右就会发生分解,且化学反应较剧烈,会释放氧分子,更容易引发热失控。”弗迪电池公司副总经理孙华军表示。

然而,尽管从安全性上来讲,磷酸铁锂电池有着三元锂电池不可比拟的优势,但由于能量密度不及三元锂,过去几年很多乘用车企业陷入了对动力电池能量密度的非理性追求,磷酸铁锂电池在上一波与三元锂电池的路线之争中,还是败下阵来。

有着“电池大王”之称的比亚迪集团董事长王传福,最早以做电池起家,2003年宣布跨界生产汽车之前,就已经开始了汽车动力电池的研发。从首款动力电池上市到成为全球最大的新能源汽车品牌之一,比亚迪始终毫不动摇地将“安全”放在首位。

正是基于对安全的极度重视,即便是在前几年三元锂电池被广泛推崇的市场环境下,比亚迪也从未放弃对磷酸铁锂电池的再研发。

重新定义安全标准,“针刺测试”盖章

刀片电池横空出世,被业内评论认为,跑偏多年的动力电池行业发展路线终于有机会重回正轨。

刀片电池顺利通过了动力电池安全测试领域最严格的“针刺测试”

“超级安全”是刀片电池最大的特点,对此,有着动力电池安全试验界“珠穆朗玛峰”之称的针刺测试,已经为其盖章。除此之外,刀片电池还具有超级强度、超级续航、超级低温、超级寿命、超级功率的超级性能及“6S”的技术理念。

“6S”技术理念打造刀片电池超级安全、超级强度、超级续航、超级低温、超级寿命、超级功率的超级优势

长96厘米、宽9厘米、高1.35厘米的单体电池,通过阵列的方式排布在一起,就像“刀片”一样插入到电池包里面,在成组时跳过模组和梁,减少了冗余零部件后,形成类似蜂窝铝板的结构等等——刀片电池通过一系列的结构创新,实现了电池的超级强度的同时,电池包的安全性能大幅提升,体积利用率也提升了50%以上。


刀片电池

“因为刀片电池能够大大减少三元锂电池因电池安全和强度不够而增加的结构件,从而减少车辆的重量,所以我们的单体能量密度虽然没有比三元锂高,但是能够达到主流三元锂电池同等的续航能力。”孙华军透露。

“首款搭载刀片电池的车型比亚迪汉EV,综合工况下的续航里程已经达到了605公里。”比亚迪汽车销售副总经理李云飞表示。

此外,刀片电池33分钟可将电量从10%充到80%、支持汉3.9秒百公里加速、循环充放电3000次以上可行驶120万公里,以及超出业内想象的低温性能等数据表现,也奠定了其全方位“碾压”三元锂电池的“超级优势”。

演绎工业4.0的超级工厂,藏着刀片电池“登峰造极”的秘密

527日,中国8名队员成功登顶珠峰的消息让国人倍感振奋,而比亚迪跨越电池安全的新巅峰,在电动汽车领域也引发了广泛关注和热议。

登顶动力电池安全界的“珠峰”有多难?我们在弗迪电池重庆工厂实地探访,找到了一些答案。


位于重庆璧山区的弗迪电池工厂是一个拥有精益化、自动化、信息化制造管理系统的世界级工厂

位于重庆璧山区的弗迪电池工厂是目前刀片电池唯一的生产基地,工厂总投资100亿元,规划年产能达20GWH。自20192月开工,到20203月刀片电池正式推出,仅1年时间就从一片空地变身为一个拥有精益化、自动化、信息化制造管理系统的世界级工厂。这里诞生了很多比亚迪独创的刀片电池产线和生产设备,更“隐藏”着多项高度保密的核心技术。


无人设备在刀片电池生产过程中广泛应用

“首先,刀片电池在生产环境上的要求就极为苛刻。”孙华军说,为了最大程度降低电池的短路率,他们提出了一个粉尘分级管控的概念,在一些关键工序上,能够做到一立方米空间内,5微米(头发丝1/20粗细)的颗粒不超过29个,这达到了与液晶屏生产车间相同的标准。

严苛的环境和条件,只是确保刀片电池高安全性的“基础”。据孙华军介绍,生产刀片电池最大的难点和亮点,主要集中在“八大工艺”。

“将近1米长的极片,能够实现公差控制在±0.3mm以内、单片叠片效率在0.3s/pcs的精度和速度,在国际上我们都属于首创。这种叠片采用的是比亚迪完全独立自主开发的设备和裁切方案,这是其他任何人想抄都抄不来的。”孙华军说。

除叠片之外,刀片电池生产过程中的配料、涂布、辊压、检测等其他工艺都达到了世界顶尖水平。例如,配料系统的精度在0.2%以内;双面同时涂布,涂布最大宽度达1300mm、单位面积涂敷重量偏差小于1%1200mm超大幅宽的辊压速度可达120m/min,厚度控制2μm以内,确保宽尺寸极片厚度的一致性……

每一块刀片电池的诞生,都源自对完美的不懈追求!而事实上,“登峰造极”般的工艺和程序,来源于刀片电池工厂工业4.0级别的制造、管理系统。


遍布生产车间、工序、条线的高精度传感器,数以百计的机器人,以及符合IATF16949&VDA6.3控制标准的品控体系等等,使得厂房设备硬件的自动化,设备与设备之间的信息化,控制层面的智能化成为刀片电池生产高效、品质稳定的最强“后盾”。

“实际上,我们每一个刀片电池产品还有一个专属的‘身份证’,未来,产品在使用期间的各项数据也将为我们持续改进工艺、完善产品提供重要的参考。”孙华军称,弗迪电池重庆工厂只是刀片电池的全球首个工厂,随着产能的不断扩大,刀片电池将向整个新能源汽车行业开放共享,让行业和消费者受益,助力全球电动汽车发展步入新时代。

“今天,几乎你能想到的所有汽车品牌,都在和我们探讨基于刀片电池技术的合作方案。”他说。


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