比亚迪刀片电池“进化论”华宇平台登录
【主管Q:17627115】 华宇下载“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,华宇平台官网地址以无尘为例,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’,华宇平台登录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。