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首次开放“刀片电池”工厂,比亚迪再次“针刺”宁德时代?

汽车大事记 2020-06-09 09:45 发文


5月7日,杭州萧山,一辆名爵6新能源轿车过十字路口后,与中央隔离护栏发生碰撞后起火。事发时车内一乘客受伤,后被辅警救出,驾驶员已逃至车外。
5月18日,广州杨桃公园停车场,一辆型号为广汽新能源Aion S的如祺出行网约车在停放期间自燃,虽无人员上网但旁边的奥迪A6却遭了秧。广汽新能源总经理古惠南回应,起火或与后备箱内存放的消毒水有关,确切结果目前还在调研中。
5月26日,深圳福田一辆依维柯牌新能源客车EV46追尾校车后着火,驾驶员当场身亡。 5月以来,关于电动车自燃或事故后发生剧烈燃烧的案例时有发生,关于动力电池安全的话题一时之间再次被推到了风口浪尖。 今年三月下旬,比亚迪一场“出鞘,安天下”刀片电池发布会抢尽了风头。发布会上比亚迪官方表示刀片电池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”。

王传福还是一如既往的自信:“‘刀片电池’体现了比亚迪彻底终结新能源汽车安全痛点的决心,更有能力将引领全球动力电池技术路线重回正道,把‘自燃’这个词从新能源汽车的字典里彻底抹掉。”
比亚迪的一波操作,让行业内“三元锂电池和磷酸铁锂电池技术之争”再次吵得火热,到底是续航至上还是安全至上,因为政策补贴优势而称霸多年的三元锂势力在面临多起安全事件之后,是否还能够继续在市场上屹立不倒呢?而比亚迪的刀片出鞘又将为动力电池市场带来怎样的新面貌呢?
在与宁德时代的一轮唇枪舌战过后,比亚迪仍旧不依不饶。
上周,比亚迪官方邀请了100多位媒体人、行业专家实地参观了位于重庆璧山的弗迪电池超级工厂,看这阵仗是要借媒体之力将这把出鞘的刀片扎扎实实地插在宁德时代称王的动力电池市场上。

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

过去几年,因为新能源车补贴政策对于动力电池长续航、高能量密度的倾向,为了生存,多数品牌都倾向于生产高能量密度但热稳定性较差的三元锂电池,而稳定性较好但能量密度较低的磷酸铁锂电池却日渐遭到冷落。
而在三元锂电池占据优势的动力电池市场中,近年来关于新能源车的电池安全问题风波不断,让相关的新能源车车主群体虽抱有信心但又难免提心吊胆。
王传福认为市场对于性能的追求是不切实际的,他曾经表示:“正是对电池能量密度不切实际的追求,彻底带偏了动力电池行业的发展路线,并且让新能源乘用车的安全口碑付出了极其惨重的代价。”
“安全第一”始终是动力电池的第一要素,这也是王传福始终坚持投入磷酸铁锂电池优化升级研究的初心。
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。 前者以安全性见长却动力贫乏,后者则凭借高能量密度以及有限的安全事故发生率获得政策的青睐。因此,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。而宁德时代就是凭借着这个势头把当时执着于安全问题的比亚迪从第一把交椅挤了了下来。 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,在王传福的带领下,比亚迪始终坚定不移地将“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。 那么,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?


从刀片电池目前公开的消息来看,比亚迪是在设计、工程上实现了进步。其本质上还是磷酸铁锂电池,但刀片电池通过结构创新,在成组时可以跳过Batteries(电池组),直接直接从 Cell(电池单体) 到 Pack(电池包),也就是CTP(Cell to Pack)模组结构,大幅提高了体积利用率,最终达成在同样的空间内装入更多电芯的设计目标。由此也带来了更高的产品稳定性和更低的故障率。
“超级安全”是刀片电池最大的特点,其中最让比亚迪引以为傲的就是刀片电池在针刺测试下的完美表现。 在刀片电池发布会上,王传福展示了一段不同动力电池电芯的针刺测试对照视频。实验中,对三元锂电池、磷酸铁锂块状电池以及刀片电池均进行钢针穿刺,同时电池表面打上一只鸡蛋。穿刺后,三元锂电池剧烈燃烧,表面温度上升至500℃,鸡蛋被炸飞;磷酸铁锂块状电池则冒烟但无明火,表面温度上升至200-400℃,鸡蛋被烤焦;刀片电池则无火无烟,表面温度上升至30-60℃,鸡蛋无明显变化。 对比十分鲜明,刀片电池以极其稳定的优势领先于三元锂电池和磷酸铁锂块状电池。比亚迪股份副总裁、弗迪电池董事长何龙在发布会上说 ,“电池的针刺测试,就像我们攀登珠穆朗玛峰这个难度。”

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”
在工厂探秘的过程中,工程师也给媒体们再次展示了这个对比实验,其中刀片电池经过针刺后除电压出现轻微下降外,表面无明显变化,始终保持良好的稳定性。而三元锂电池则在几秒内发生剧烈燃烧。 尽管此前宁德时代官方微博曾公开回应了比亚迪汽车销售副总经理李云飞的针刺挑战,针刺了旗下生产的三元锂电池,并且成功地没有引起剧烈燃烧,然而也始终无法改变市面上多数发生恶劣伤害的电池是宁德时代旗下产品这一事实。

探秘过程的刀片电池针刺实验
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
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,创新的 CTP模组结构免去了传统动力电池的冗余零部件,在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。”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,也奠定了其全方位抗衡三元锂电池的“超级优势”。 在“出鞘•安天下”发布会上,何龙表示:“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,相信大家很快就能看到、听到刀片电池更多精彩的消息。”


弗迪电池工厂布局示意图
本次参观的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。官方表示,工厂总投资100亿元,规划年产能达20GWH。自2019年2月开工,到2020年3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。 “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”,即配料、涂布、辊压、叠片、装配、烘烤、注液、检测。 “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,其他任何人想抄都抄不来。”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……

在刀片电池的生产车间里,记者看到的是比亚迪每一块刀片电池极致完美的追求!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”。


无人设备在刀片电池生产过程中广泛应用

“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。

比亚迪改变动力电池安全问题的决心是毋庸置疑的,而官方对此也是充满自信的。

无论是何龙在发布会上所说,还是在本次参观活动中孙华军介绍的,凭借刀片电池目前的安全性能、续航竞争力等因素,比亚迪显然是要夺回动力电池市场上失去的势力。


而且,刀片电池的推广将不仅是比亚迪在动力电池领域的一场翻身仗,更将成为整个新能源出行领域的一块“平安符”。


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