比亚迪刀片电池“进化论”

“把‘自燃’这个词，从新能源汽车的字典里彻底抹掉！”3个月前，比亚迪集团董事长兼总裁王传福，在旗下产品刀片电池的线上公布会上放出狠话，同时公布了一段比较三种电池针刺试验的“烤鸡蛋”视频，以“安全”为牌叫板三元锂离子电池，令持续已久的电池技术路线之争再度升温。

3个月后的六月初，在比亚迪最新建成投产的弗迪电池厂内，《我国汽车报》记者得以一窥刀片电池真容，探秘其研发和生产过程。

位于重庆璧山区的弗迪电池厂是目前刀片电池唯一的生产基地，厂总投资100亿元，占地1500亩，规划年产量20GWH。自2019年二月开工，到2020年三月刀片电池正式推出，仅1年时间，就从一片空地变身一个拥有精益化、自动化、信息化制造管理系统的世界级厂。这里的产线和生产设备隐藏着多项比亚迪自创的核心技术，更为之增添神秘感。

♦自主创新“八大工艺”

一块刀片电池若要“炼成”，须在无尘、恒温、干燥环境下，通关“八大工艺”——配料、涂布、辊压、叠片、装配、烘烤、注液、检测，层层不容疏漏，才能使原材料实现从电池浆料，到电池极片，再到电池极芯，最后到刀片电池的蜕变。

“刀片电池对生产环境的要求极为苛刻。”比亚迪弗迪电池公司副总经理孙华军在带领参观时告诉记者，以无尘为例，为了最大程度降低电池短路率，比亚迪提出了粉尘分级管控概念，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，达到与液晶屏生产车间相同的标准。而遍布生产车间、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，造就了工业4.0级别的制造、管理系统，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、品质稳定的坚实“后盾”。

严苛的环境和硬件条件，是确保刀片电池高安全性的基础。而生产刀片电池更大的难点和亮点，重要集中在“八大工艺”上。

“比如叠片，近1米长的电池极片，能够将公差控制在±0.3mm以内、单片叠片效率控制在0.3s/pcs的精度和速度，这在国际上都属于首创。整个叠片工艺采用的是比亚迪完全独立自主开发的设备和裁切方法，这是其他公司想抄都抄不来的。”孙华军说。

除叠片之外，其他工艺环节也是环环有亮点、处处有领先。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；装配时的检测及定位精度±0.05mm装配偏差＜±0.5mm，可实现0.2mm超薄铝壳的焊接；接触式加热烘烤，可以使水分控制在0.01%以下，温度波动≤0.5℃；注液量偏差≤±5‰，且实现注液浸润同步进行，让电解液充分吸收；全自动化检测系统可自动将组盘后电池通过滚筒线、提升机或堆垛机送入不同库位或不同设备，自动完成化成，充放电，分容，自放电等后段的工艺操作，漏检率为0……

♦硬核实力“六个超级”

在八大工艺创新的基础上，刀片电池实现了对磷酸铁锂离子电池这一“物种”的进化，展现了由6S技术理念（六个超级）形成的竞争优势。

首当其冲的就是“超级安全”。相比磷酸铁锂离子电池，三元锂离子电池天生热稳定性较差，在启动时温度相对低，容易发生材料分解并出现氧，且放热速率和总放热量较高。近年屡屡发生的自然事故，让业界逐渐意识到，盲目追求电动汽车续驶里程而轻视电池安全，新能源汽车行业有可能会跑偏。

“在500℃的温度下，磷酸铁锂材料结构非常稳定，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。”孙华军说。于是，刀片电池的“超级安全”成为其PK三元锂离子电池最大的撒手锏。

此次，在众多媒体记者好奇的目光下，比亚迪现场演示了一次针刺三元锂离子电池和刀片电池的全过程。密闭环境中，针刺三元电池时，伴随着一次剧烈的响声，电池瞬间爆炸，火星四溅。从检测数据来看，三元锂离子电池的表面温度迅速攀升至500℃以上。而在同等条件下针刺刀片电池时，电池瞬间刺穿，但表面并无冒烟、自燃迹象，且仅有较低程度的升温变化。

孙华军介绍，除了“超级安全”，比亚迪刀片电池还具备超级强度、超级续航、超级低温、超级寿命和超级功率共六项“超级优势”。其中，结构创新发挥了关键用途。

和过去电池包按照“电池-模组-整包”组装模式不同，刀片电池采用堪称颠覆式的结构创新，将长96厘米、宽9厘米、高1.35厘米的单体电池，通过阵列方式排布在一起，像“刀片”相同插入电池包里，在成组时跳过模组和梁，减少冗余零部件后，形成类似蜂窝铝板的结构，将体积利用率提升了50%以上，在实现电池超级强度的同时，提升了安全性，减轻了车重，降低了能耗。

“今年刀片电池将首先搭载在汉EV上，使其续驶里程达到600公里。未来2~3年，通过材料、空间的持续升级，我们有望将其能量密度提升至170Wh/kg，进一步挖掘磷酸铁锂离子电池的潜力，使续驶里程提升至700~800公里，可媲美三元锂离子电池。”孙华军向记者补充说，因为材料结构和稳定性更好，刀片电池可以保证8年甚至更长时间，50万公里甚至100万公里更长里程的使用，循环寿命折算里程数远大于整车使用年限要求，有利于将来的回收利用。

“每块刀片电池还有专属‘身份证’，未来产品在使用期间的各项数据将为我们持续改进工艺、完善产品供应重要参考。”孙华军称，弗迪电池重庆厂只是刀片电池的全球首个厂，随着产量不断扩大，刀片电池将向整个新能源汽车行业开放共享。据透露，今年弗迪电池厂计划产量为10GWh，随着市场需求量增大，除重庆基地外，比亚迪将在长沙、贵阳等新规划基地进行刀片电池生产线扩建。预计在明年或后年，刀片电池还将在比亚迪以外的国际知名品牌上搭载使用。