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編者按：和過(guò)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(zhǎng)96厘米、寬9厘米、高1.35厘米的單體電池，通過(guò)陣列方式排布在一起，像“刀片”一樣插入電池包里，在成組時(shí)跳過(guò)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(jì)劃將在長(zhǎng)沙、貴陽(yáng)等新規(guī)劃基地進(jìn)行刀片電池生產(chǎn)線擴(kuò)建。


“把‘自燃’這個(gè)詞，從新能源汽車的字典里徹底抹掉！”3個(gè)月前，比亞迪集團(tuán)董事長(zhǎng)兼總裁王傳福，在旗下產(chǎn)品刀片電池的線上發(fā)布會(huì)上放出狠話，同時(shí)發(fā)布了一段對(duì)比三種電池針刺試驗(yàn)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(zhēng)再度升溫。

3個(gè)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(guó)汽車報(bào)》記者得以一窺刀片電池真容，探秘其研發(fā)和生產(chǎn)過(guò)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(shí)間，就從一片空地變身一個(gè)擁有精益化、自動(dòng)化、信息化制造管理系統(tǒng)的世界級(jí)工廠。這里的產(chǎn)線和生產(chǎn)設(shè)備隱藏著多項(xiàng)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(wú)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(cè)，層層不容疏漏，才能使原材料實(shí)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(duì)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(shí)告訴記者，以無(wú)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(jí)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(xì)）的顆粒不超過(guò)29個(gè)，達(dá)到與液晶屏生產(chǎn)車間相同的標(biāo)準(zhǔn)。而遍布生產(chǎn)車間、工序、條線的高精度傳感器，數(shù)以百計(jì)的機(jī)器人，以及符合IATF16949&VDA6.3控制標(biāo)準(zhǔn)的品控體系等，造就了工業(yè)4.0級(jí)別的制造、管理系統(tǒng)，使得廠房設(shè)備硬件的自動(dòng)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(jiān)實(shí)“后盾”。

嚴(yán)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(diǎn)和亮點(diǎn)，主要集中在“八大工藝”上。

“比如疊片，近1米長(zhǎng)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(guó)際上都屬于首創(chuàng)。整個(gè)疊片工藝采用的是比亞迪完全獨(dú)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(lái)的。”孫華軍說(shuō)。

除疊片之外，其他工藝環(huán)節(jié)也是環(huán)環(huán)有亮點(diǎn)、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(shí)涂布，涂布最大寬度達(dá)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(dá)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(shí)的檢測(cè)及定位精度±0.05mm 裝配偏差＜±0.5mm，可實(shí)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(dòng)≤0.5℃；注液量偏差≤±5‰，且實(shí)現(xiàn)注液浸潤(rùn)同步進(jìn)行，讓電解液充分吸收；全自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)可自動(dòng)將組盤后電池通過(guò)滾筒線、提升機(jī)或堆垛機(jī)送入不同庫(kù)位或不同設(shè)備，自動(dòng)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(shí)力“六個(gè)超級(jí)”

在八大工藝創(chuàng)新的基礎(chǔ)上，刀片電池實(shí)現(xiàn)了對(duì)磷酸鐵鋰電池這一“物種”的進(jìn)化，展現(xiàn)了由6S技術(shù)理念（六個(gè)超級(jí)）形成的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

首當(dāng)其沖的就是“超級(jí)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(dòng)時(shí)溫度相對(duì)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(shí)到，盲目追求電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程而輕視電池安全，新能源汽車行業(yè)有可能會(huì)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(huì)發(fā)生分解，且化學(xué)反應(yīng)較劇烈，會(huì)釋放氧分子，更容易引發(fā)熱失控。”孫華軍說(shuō)。于是，刀片電池的“超級(jí)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(chǎng)演示了一次針刺三元鋰電池和刀片電池的全過(guò)程。密閉環(huán)境中，針刺三元電池時(shí)，伴隨著一次劇烈的響聲，電池瞬間爆炸，火星四濺。從檢測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)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(shí)，電池瞬間刺穿，但表面并無(wú)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(jí)安全”，比亞迪刀片電池還具備超級(jí)強(qiáng)度、超級(jí)續(xù)航、超級(jí)低溫、超級(jí)壽命和超級(jí)功率共六項(xiàng)“超級(jí)優(yōu)勢(shì)”。其中，結(jié)構(gòu)創(chuàng)新發(fā)揮了關(guān)鍵作用。

和過(guò)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(zhǎng)96厘米、寬9厘米、高1.35厘米的單體電池，通過(guò)陣列方式排布在一起，像“刀片”一樣插入電池包里，在成組時(shí)跳過(guò)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(shí)現(xiàn)電池超級(jí)強(qiáng)度的同時(shí)，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(dá)到600公里。未來(lái)2~3年，通過(guò)材料、空間的持續(xù)升級(jí)，我們有望將其能量密度提升至170Wh/kg，進(jìn)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(bǔ)充說(shuō)，因?yàn)椴牧辖Y(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性更好，刀片電池可以保證8年甚至更長(zhǎng)時(shí)間，50萬(wàn)公里甚至100萬(wàn)公里更長(zhǎng)里程的使用，循環(huán)壽命折算里程數(shù)遠(yuǎn)大于整車使用年限要求，有利于將來(lái)的回收利用。

“每塊刀片電池還有專屬‘身份證’，未來(lái)產(chǎn)品在使用期間的各項(xiàng)數(shù)據(jù)將為我們持續(xù)改進(jìn)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(gè)工廠，隨著產(chǎn)能不斷擴(kuò)大，刀片電池將向整個(gè)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(jì)劃產(chǎn)能為10GWh，隨著市場(chǎng)需求量增大，除重慶基地外，比亞迪將在長(zhǎng)沙、貴陽(yáng)等新規(guī)劃基地進(jìn)行刀片電池生產(chǎn)線擴(kuò)建。預(yù)計(jì)在明年或后年，刀片電池還將在比亞迪以外的國(guó)際知名品牌上搭載使用。  



 原標(biāo)題：比亞迪刀片電池“進(jìn)化論”