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編者按：和過去電池包按照“電池-模組-整包”組裝模式不同，刀片電池采用堪稱顛覆式的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，將長96厘米、寬9厘米、高1.35厘米的單體電池，通過陣列方式排布在一起，像“刀片”一樣插入電池包里，在成組時跳過模組和梁，減少冗余零部件后，形成類似蜂窩鋁板的結(jié)構(gòu)，將體積利用率提升了50%以上。除重慶基地外，比亞迪還計劃將在長沙、貴陽等新規(guī)劃基地進行刀片電池生產(chǎn)線擴建。


“把‘自燃’這個詞，從新能源汽車的字典里徹底抹掉！”3個月前，比亞迪集團董事長兼總裁王傳福，在旗下產(chǎn)品刀片電池的線上發(fā)布會上放出狠話，同時發(fā)布了一段對比三種電池針刺試驗的“烤雞蛋”視頻，以“安全”為牌叫板三元鋰電池，令持續(xù)已久的電池技術(shù)路線之爭再度升溫。

3個月后的6月初，在比亞迪最新建成投產(chǎn)的弗迪電池工廠內(nèi)，《中國汽車報》記者得以一窺刀片電池真容，探秘其研發(fā)和生產(chǎn)過程。

位于重慶璧山區(qū)的弗迪電池工廠是目前刀片電池唯一的生產(chǎn)基地，工廠總投資100億元，占地1500畝，規(guī)劃年產(chǎn)能20GWH。自2019年2月開工，到2020年3月刀片電池正式推出，僅1年時間，就從一片空地變身一個擁有精益化、自動化、信息化制造管理系統(tǒng)的世界級工廠。這里的產(chǎn)線和生產(chǎn)設(shè)備隱藏著多項比亞迪自創(chuàng)的核心技術(shù)，更為之增添神秘感。

♦自主創(chuàng)新“八大工藝”

一塊刀片電池若要“煉成”，須在無塵、恒溫、干燥環(huán)境下，通關(guān)“八大工藝”——配料、涂布、輥壓、疊片、裝配、烘烤、注液、檢測，層層不容疏漏，才能使原材料實現(xiàn)從電池漿料，到電池極片，再到電池極芯，最后到刀片電池的蛻變。

“刀片電池對生產(chǎn)環(huán)境的要求極為苛刻。”比亞迪弗迪電池公司副總經(jīng)理孫華軍在帶領(lǐng)參觀時告訴記者，以無塵為例，為了最大程度降低電池短路率，比亞迪提出了粉塵分級管控概念，在一些關(guān)鍵工序上，能夠做到一立方米空間內(nèi)，5微米（頭發(fā)絲1/20粗細）的顆粒不超過29個，達到與液晶屏生產(chǎn)車間相同的標準。而遍布生產(chǎn)車間、工序、條線的高精度傳感器，數(shù)以百計的機器人，以及符合IATF16949&VDA6.3控制標準的品控體系等，造就了工業(yè)4.0級別的制造、管理系統(tǒng)，使得廠房設(shè)備硬件的自動化，設(shè)備與設(shè)備之間的信息化，控制層面的智能化，成為刀片電池生產(chǎn)高效、品質(zhì)穩(wěn)定的堅實“后盾”。

嚴苛的環(huán)境和硬件條件，是確保刀片電池高安全性的基礎(chǔ)。而生產(chǎn)刀片電池更大的難點和亮點，主要集中在“八大工藝”上。

“比如疊片，近1米長的電池極片，能夠?qū)⒐羁刂圃?plusmn;0.3mm以內(nèi)、單片疊片效率控制在0.3s/pcs的精度和速度，這在國際上都屬于首創(chuàng)。整個疊片工藝采用的是比亞迪完全獨立自主開發(fā)的設(shè)備和裁切方案，這是其他企業(yè)想抄都抄不來的。”孫華軍說。

除疊片之外，其他工藝環(huán)節(jié)也是環(huán)環(huán)有亮點、處處有領(lǐng)先。例如，配料系統(tǒng)的精度在0.2%以內(nèi)；雙面同時涂布，涂布最大寬度達1300mm、單位面積涂敷重量偏差小于1%；1200mm超大幅寬的輥壓速度可達120m/min，厚度控制2μm以內(nèi)，確保寬尺寸極片厚度的一致性；裝配時的檢測及定位精度±0.05mm 裝配偏差＜±0.5mm，可實現(xiàn)0.2mm超薄鋁殼的焊接；接觸式加熱烘烤，可以使水分控制在0.01%以下，溫度波動≤0.5℃；注液量偏差≤±5‰，且實現(xiàn)注液浸潤同步進行，讓電解液充分吸收；全自動化檢測系統(tǒng)可自動將組盤后電池通過滾筒線、提升機或堆垛機送入不同庫位或不同設(shè)備，自動完成化成，充放電，分容，自放電等后段的工藝操作，漏檢率為0……



♦硬核實力“六個超級”

在八大工藝創(chuàng)新的基礎(chǔ)上，刀片電池實現(xiàn)了對磷酸鐵鋰電池這一“物種”的進化，展現(xiàn)了由6S技術(shù)理念（六個超級）形成的競爭優(yōu)勢。

首當(dāng)其沖的就是“超級安全”。相比磷酸鐵鋰電池，三元鋰電池天生熱穩(wěn)定性較差，在啟動時溫度相對低，容易發(fā)生材料分解并產(chǎn)生氧，且放熱速率和總放熱量較高。近年屢屢發(fā)生的自然事故，讓業(yè)界逐漸意識到，盲目追求電動汽車續(xù)駛里程而輕視電池安全，新能源汽車行業(yè)有可能會跑偏。

“在500℃的溫度下，磷酸鐵鋰材料結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定，但三元鋰材料在200℃左右就會發(fā)生分解，且化學(xué)反應(yīng)較劇烈，會釋放氧分子，更容易引發(fā)熱失控。”孫華軍說。于是，刀片電池的“超級安全”成為其PK三元鋰電池最大的撒手锏。

此次，在眾多媒體記者好奇的目光下，比亞迪現(xiàn)場演示了一次針刺三元鋰電池和刀片電池的全過程。密閉環(huán)境中，針刺三元電池時，伴隨著一次劇烈的響聲，電池瞬間爆炸，火星四濺。從檢測數(shù)據(jù)來看，三元鋰電池的表面溫度迅速攀升至500℃以上。而在同等條件下針刺刀片電池時，電池瞬間刺穿，但表面并無冒煙、自燃跡象，且僅有較低程度的升溫變化。

孫華軍介紹，除了“超級安全”，比亞迪刀片電池還具備超級強度、超級續(xù)航、超級低溫、超級壽命和超級功率共六項“超級優(yōu)勢”。其中，結(jié)構(gòu)創(chuàng)新發(fā)揮了關(guān)鍵作用。

和過去電池包按照“電池-模組-整包”組裝模式不同，刀片電池采用堪稱顛覆式的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，將長96厘米、寬9厘米、高1.35厘米的單體電池，通過陣列方式排布在一起，像“刀片”一樣插入電池包里，在成組時跳過模組和梁，減少冗余零部件后，形成類似蜂窩鋁板的結(jié)構(gòu)，將體積利用率提升了50%以上，在實現(xiàn)電池超級強度的同時，提升了安全性，減輕了車重，降低了能耗。

“今年刀片電池將首先搭載在漢EV上，使其續(xù)駛里程達到600公里。未來2~3年，通過材料、空間的持續(xù)升級，我們有望將其能量密度提升至170Wh/kg，進一步挖掘磷酸鐵鋰電池的潛力，使續(xù)駛里程提升至700~800公里，可媲美三元鋰電池。”孫華軍向記者補充說，因為材料結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性更好，刀片電池可以保證8年甚至更長時間，50萬公里甚至100萬公里更長里程的使用，循環(huán)壽命折算里程數(shù)遠大于整車使用年限要求，有利于將來的回收利用。

“每塊刀片電池還有專屬‘身份證’，未來產(chǎn)品在使用期間的各項數(shù)據(jù)將為我們持續(xù)改進工藝、完善產(chǎn)品提供重要參考。”孫華軍稱，弗迪電池重慶工廠只是刀片電池的全球首個工廠，隨著產(chǎn)能不斷擴大，刀片電池將向整個新能源汽車行業(yè)開放共享。據(jù)透露，今年弗迪電池工廠計劃產(chǎn)能為10GWh，隨著市場需求量增大，除重慶基地外，比亞迪將在長沙、貴陽等新規(guī)劃基地進行刀片電池生產(chǎn)線擴建。預(yù)計在明年或后年，刀片電池還將在比亞迪以外的國際知名品牌上搭載使用。  



 原標題：比亞迪刀片電池“進化論”