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探秘弗迪重慶工廠(chǎng),比亞迪“刀片電池”是這樣生產(chǎn)出來(lái)的
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徐喆聯(lián)系郵箱:xuzhe@guancha.cn
最后更新: 2020-06-05 16:53:08導(dǎo)讀6月1日,觀(guān)察者網(wǎng)汽車(chē)頻道受邀來(lái)到弗迪電池重慶工廠(chǎng),比亞迪“刀片電池”背后的超級(jí)工廠(chǎng)也得以揭開(kāi)了神秘面紗。(觀(guān)察者網(wǎng) 文/徐喆)就在三個(gè)月前,備受關(guān)注的比亞迪“刀片電池”正式問(wèn)世并量產(chǎn)。而在那場(chǎng)面向全球直播的線(xiàn)上發(fā)布會(huì)上,比亞迪自導(dǎo)自演了一場(chǎng)頗為有趣的“煎雞蛋秀”,更是讓人印象深刻。結(jié)果是,一個(gè)炸飛了,一個(gè)烤焦了,一個(gè)還沒(méi)熟,三只雞蛋可謂命運(yùn)大不同。
果然,雞蛋實(shí)驗(yàn)的結(jié)果再度引燃了磷酸鐵鋰電池與三元鋰電池的技術(shù)路線(xiàn)之爭(zhēng),也重新引發(fā)了人們對(duì)“電動(dòng)汽車(chē)究竟需要怎樣的動(dòng)力電池”話(huà)題的思考。
在比亞迪看來(lái),過(guò)去幾年里,由于很多企業(yè)陷入了對(duì)“續(xù)航里程”的盲目攀比,天生熱穩(wěn)定性差,但相比磷酸鐵鋰電池能量密度更高的三元鋰電池廣受追捧,新能源乘用車(chē)的安全口碑則因此付出了極其慘重的代價(jià)。
由此,比亞迪推出了“刀片電池“,公布其續(xù)航里程達(dá)到了三元鋰電池的同等水平,更順利通過(guò)了令后者望而生畏的“針刺測(cè)試”。用比亞迪董事長(zhǎng)王傳福的話(huà)說(shuō)就是,“要把‘自燃’這個(gè)詞從新能源汽車(chē)的字典里徹底抹掉?!?
那么,誓要重新定義電動(dòng)車(chē)安全新標(biāo)準(zhǔn)的“刀片電池”是如何生產(chǎn)出來(lái)的呢?6月1日,觀(guān)察者網(wǎng)汽車(chē)頻道受邀來(lái)到弗迪電池重慶工廠(chǎng),比亞迪“刀片電池”背后的超級(jí)工廠(chǎng)也得以揭開(kāi)了神秘面紗。
關(guān)于針刺測(cè)試:重新定義安全標(biāo)準(zhǔn)
事實(shí)上,上述“三個(gè)雞蛋”的試驗(yàn)就是業(yè)內(nèi)所稱(chēng)的“針刺測(cè)試”,它是電池行業(yè)公認(rèn)的最嚴(yán)苛的測(cè)試。
為電池單體做針刺測(cè)試的核心目的,是為了模擬電池受到異物貫穿,電池發(fā)生內(nèi)短路的情景。當(dāng)然實(shí)際用車(chē)過(guò)程中出現(xiàn)這個(gè)場(chǎng)景的概率并不高。但針刺測(cè)試可以從某種角度驗(yàn)證內(nèi)短路后電池的安全性。
這種測(cè)試方法是將動(dòng)力電池充滿(mǎn)電,用直徑為5-8mm的耐高溫鋼針,以25±5mm/s 的速度,從垂直于電池極板幾何中心的方向貫穿電池。按照GB/T 31485-2015《電動(dòng)汽車(chē)用動(dòng)力蓄電池安全要求及試驗(yàn)方法》,鋼針停留在電池中,觀(guān)察1小時(shí),不起火、不爆炸才合格。
在此次的探秘之行中,筆者也有幸親眼見(jiàn)證了被稱(chēng)為電池安全“珠穆朗瑪峰”的“針刺測(cè)試”,場(chǎng)面相當(dāng)震撼。
作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象的對(duì)陣雙方分別是6系三元鋰電池,以及磷酸鐵鋰“刀片電池”。
6系三元鋰電池
比亞迪刀片電池
從測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)畫(huà)面可以看到,三元鋰電池被鋼針刺穿后的幾秒內(nèi),迅速爆炸起火并劇烈燃燒,表面溫度高達(dá)500℃。即便筆者所在的觀(guān)察室與實(shí)驗(yàn)室當(dāng)中隔著一塊防護(hù)玻璃,也能感受到因電池爆炸而帶來(lái)的滾滾熱浪和巨大的沖擊力。
被鋼針刺穿后的三元鋰電池爆炸起火并劇烈燃燒
而另一邊,當(dāng)同等條件下的磷酸鐵鋰“刀片電池”被鋼針刺穿后,不僅沒(méi)有出現(xiàn)明火,甚至連煙都看不到一絲。
從監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)上可以看出,刀片電池被刺穿后,表面溫度逐漸上升,15分鐘后溫度基本趨于穩(wěn)定,保持在30℃左右。
刀片電池被刺穿后,表面溫度逐漸上升,隨后趨于穩(wěn)定并保持在30℃左右(圖中黃線(xiàn)所示)
沒(méi)有對(duì)比就沒(méi)有傷害,刀片電池在針刺測(cè)試中的結(jié)果完美體現(xiàn)了其“超級(jí)安全”的特點(diǎn)。難怪有業(yè)內(nèi)評(píng)論認(rèn)為,跑偏多年的動(dòng)力電池行業(yè)發(fā)展路線(xiàn)終于有機(jī)會(huì)重回正軌。
對(duì)比目前電動(dòng)車(chē)常用的兩種主流電池,磷酸鐵鋰材料本身具有放熱啟動(dòng)溫度高、放熱慢、產(chǎn)熱少、材料在分解過(guò)程中不釋放氧氣不易起火四大優(yōu)勢(shì)。而三元鋰電池天性熱穩(wěn)定性差、安全性差是行業(yè)公認(rèn)的事實(shí)。
對(duì)此,弗迪電池公司副總經(jīng)理孫華軍對(duì)觀(guān)察者網(wǎng)汽車(chē)頻道解釋?zhuān)霸?00℃的溫度下,磷酸鐵鋰材料結(jié)構(gòu)都非常穩(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?!?
關(guān)于路線(xiàn)之爭(zhēng):過(guò)度追求能量密度
盡管從安全性上來(lái)講,磷酸鐵鋰電池有著三元鋰電池不可比擬的優(yōu)勢(shì),但由于能量密度不及三元鋰,過(guò)去幾年很多乘用車(chē)企業(yè)陷入了對(duì)動(dòng)力電池能量密度的非理性追求,磷酸鐵鋰電池在上一波與三元鋰電池的路線(xiàn)之爭(zhēng)中,還是敗下陣來(lái)。
有著“電池大王”之稱(chēng)的王傳福最早以做電池起家,2003年宣布跨界生產(chǎn)汽車(chē)之前,就已經(jīng)開(kāi)始了汽車(chē)動(dòng)力電池的研發(fā)。從首款動(dòng)力電池上市到成為全球最大的新能源汽車(chē)品牌之一,比亞迪始終將“安全”放在首位。
刀片電池
基于此,即便是在前幾年三元鋰電池被廣泛推崇的市場(chǎng)環(huán)境下,比亞迪也從未放棄對(duì)磷酸鐵鋰電池的再研發(fā)。
除了體積能量密度帶來(lái)的續(xù)航提升,安全則是刀片電池另一大優(yōu)勢(shì)。最近引爆吃瓜圈的針刺測(cè)試也是基于此來(lái)的。
關(guān)于工廠(chǎng):年產(chǎn)能20GWH
弗迪電池超級(jí)工廠(chǎng)位于重慶市璧山區(qū),是比亞迪“刀片電池”的首發(fā)工廠(chǎng)和目前唯一的生產(chǎn)基地。
早在2018年8月,比亞迪就與璧山區(qū)人民政府就動(dòng)力電池年產(chǎn)20GWh產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目簽訂投資合作協(xié)議,項(xiàng)目總投資100億元。2019年2月,該項(xiàng)目開(kāi)工建設(shè),直到今年3月份,弗迪電池工廠(chǎng)的第一條生產(chǎn)線(xiàn)正式投產(chǎn)。從動(dòng)工到投產(chǎn),比亞迪僅耗時(shí)13個(gè)月就將一片空地變身為一個(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(chǎng)。
弗迪電池公司副總經(jīng)理孫華軍向觀(guān)察者網(wǎng)汽車(chē)頻道透露,這座超級(jí)工廠(chǎng)到今年年底的產(chǎn)能可達(dá)到13GWh。
據(jù)了解,弗迪電池工廠(chǎng)不僅誕生了很多比亞迪獨(dú)創(chuàng)的刀片電池產(chǎn)線(xiàn)和生產(chǎn)設(shè)備,更“隱藏”著多項(xiàng)高度保密的核心技術(shù)。
“首先,刀片電池在生產(chǎn)環(huán)境上的要求就極為苛刻?!睂O華軍說(shuō),為了最大程度降低電池的短路率,他們提出了一個(gè)粉塵分級(jí)管控的概念,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),這達(dá)到了與液晶屏生產(chǎn)車(chē)間相同的標(biāo)準(zhǔn)。
嚴(yán)苛的環(huán)境和條件,只是確保刀片電池高安全性的“基礎(chǔ)”。據(jù)孫華軍介紹,生產(chǎn)刀片電池最大的難點(diǎn)和亮點(diǎn),主要集中在“八大工藝”。
“將近1米長(zhǎng)的極片,能夠?qū)崿F(xiàn)公差控制在±0.3mm以?xún)?nèi)、單片疊片效率在0.3s/pcs的精度和速度,在國(guó)際上我們都屬于首創(chuàng)。這種疊片采用的是比亞迪完全獨(dú)立自主開(kāi)發(fā)的設(shè)備和裁切方案,這是其他任何人想抄都抄不來(lái)的?!睂O華軍說(shuō)。
除疊片之外,刀片電池生產(chǎn)過(guò)程中的配料、涂布、輥壓、檢測(cè)等其他工藝都達(dá)到了世界頂尖水平。例如,配料系統(tǒng)的精度在0.2%以?xún)?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?xún)?nèi),確保寬尺寸極片厚度的一致性……
據(jù)悉,首款搭載刀片電池的車(chē)型比亞迪漢EV,綜合工況下的續(xù)航里程已經(jīng)達(dá)到了605公里。比亞迪汽車(chē)銷(xiāo)售副總經(jīng)理李云飛表示,刀片電池33分鐘可將電量從10%充到80%、支持漢3.9秒百公里加速、循環(huán)充放電3000次以上可行駛120萬(wàn)公里,以及超出業(yè)內(nèi)想象的低溫性能等數(shù)據(jù)表現(xiàn),也奠定了其全方位“碾壓”三元鋰電池的優(yōu)勢(shì)。
比亞迪漢EV將成為首款搭載刀片電池的車(chē)型
本文系觀(guān)察者網(wǎng)獨(dú)家稿件,未經(jīng)授權(quán),不得轉(zhuǎn)載。
- 責(zé)任編輯: 徐喆 
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