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探秘比亚迪刀片电池 中经网走进弗迪重庆工厂

2020-06-08 09:40:35
中国经济网

“在针刺实验中,比亚迪刀片电池20多分钟内变化不大,它需要更长的时间慢慢降低电压,就像一个没有脾气的老好人;三元锂电池则完全相反,它脾气火爆,一言不合立马就要跟你拼命。”比亚迪汽车销售有限公司副总经理李云飞表示。

  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,工厂面积100多万平方米,占地1500亩,设计产能20GWh,年产值超200亿元。弗迪电池公司副总经理孙华军回忆道,项目2019年2月22日正式开工,仅1年时间就变身为集精益化、自动化、信息化制造管理系统于一身的工业4.0级别工厂。

  “在针刺实验中,比亚迪刀片电池20多分钟内变化不大,它需要更长的时间慢慢降低电压,就像一个没有脾气的老好人;三元锂电池则完全相反,它脾气火爆,一言不合立马就要跟你拼命。”比亚迪汽车销售有限公司副总经理李云飞表示,刀片电池最终大范围搭载应用以后,应该会更好地打消大家对电动车安全的顾虑。

比亚迪汽车销售有限公司副总经理李云飞

  近期,比亚迪和宁德时代关于“三元锂电池和磷酸铁锂电池技术之争”成为汽车圈的热门话题,加之新能源汽车频频爆出的“自燃事件”,一时间又再度引发公众对电动车安全性的思考。

  6月4日,比亚迪弗迪电池重庆工厂以一场针刺试验,向包括经济日报-中国经济网在内的媒体,揭开了刀片电池生产工厂的神秘面纱。与此同时,比亚迪汽车高层就目前电动车安全、不同类别动力电池优缺点,以及刀片电池自身情况和发展规划等接受了采访。

弗迪电池工厂探访

  4层级构建安全体系 刀片电池“针刺”表现温和

  据介绍,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,以及材料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、安全性差则是行业公认的事实。

三元电池针刺结果

  作为目前争议的热点,三元锂电池和刀片电池的针刺试验成为此次探访必不可少的环节。记者在现场观察到,三元锂电池在针刺实验中3秒内迅速燃烧,并不时发出“噗噗”声。检测仪器显示,电压在8秒内下降为0伏;针刺点温度瞬间接近900度;安全阀温度也达到将近800度。

  相比之下,刀片电池针刺实验中,电压缓慢下降;针刺点温度在28度左右,呈现缓慢上升的趋势;安全阀温度则一直稳定在21.5度,表现出温和的状态。

刀片电池针刺结果

  弗迪电池公司副总经理孙华军表示,“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。”

  刀片电池具有“超级安全性”,得益于在多个安全维度和评价方面的验证。据介绍,刀片电池针对使用的7重安全维度,从5大方面进行安全评价验证,并从4个层级构建全方位的动力电池安全体系。基于复杂工况,全生命周期的安全测试验证,测试体系覆盖面远超现行国标要求。此外,刀片电池还具有超级强度、超级续航、超级低温、超级寿命以及超级功率等特性。

刀片电池

  公开资料显示,刀片电池是由长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,在保证电池强度的同时,电池包的安全性能大幅提升,体积利用率也提升了50%以上。

  孙华军透露,“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三元锂高,但是能够达到主流三元锂电池同等的续航能力。” 李云飞进一步表示,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,循环充放电3000次以上,可行驶120万公里。

  以创新、严苛打造核心技术 刀片电池将开放共享

  “一年多以前,我们脚下的土地跟那边一样,树木丛生,一片荒凉。”孙华军指着远处的荒地自豪地表示,“现在想想,我们用如此短的时间建成了弗迪电池超级工厂,简直不可思议。”

  公开资料显示,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,工厂面积100多万平方米,占地1500亩,设计产能20GWh,年产值超200亿元。孙华军回忆道,项目2019年2月22日正式开工,仅1年时间就变身为集精益化、自动化、信息化制造管理系统于一身的工业4.0级别工厂。

弗迪电池工厂

  在参观过程中,经济日报-中国经济网记者听到最多的就是,“比亚迪独创的刀片电池产线和生产设备”,以及“高度保密的核心技术”。据了解,刀片电池的诞生,伴随着包括材料优化、结构创新,以及电池管理等367件专利布局。

  “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,我们提出了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,主要集中在配料、涂布、辊压、叠片、装配、烘烤、注液,以及检测共“八大工艺”。

  “将近1米长的极片,能够实现公差控制在±0.3毫米以内、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。

工厂内部

  不仅如此,刀片电池其他的生产过程也堪称苛刻。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1300毫米、单位面积涂敷重量偏差小于1%;1200毫米超大幅宽的辊压速度可达120米/分钟,厚度控制2微米以内,确保宽尺寸极片厚度的一致性……

  “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。(经济日报-中国经济网 记者姜智文)


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