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電動汽車究竟需要怎樣的動力電池？解開刀片電池秘密

2020/6/30 16:04:13

電動汽車究竟需要怎樣的動力電池？這個似乎不需要回答的問題，近日卻因為一個關于“三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池技術之爭”的熱門話題，重新引發了人們的思考。

任何時候，“安全第一”毋庸置疑。然而眾所周知，在過去幾年，由于很多企業陷入了對“續航里程”的盲目攀比，天生熱穩定性差，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，新能源乘用車的安全口碑則因此付出了極其慘重的代價。

2020年3月29日，比亞迪正式推出刀片電池，公布其續航里程達到了三元鋰電池的同等水平，更順利通過了令后者望而生畏的“針刺測試”——在動力電池界，通過這一安全測試的難度堪比登頂珠穆朗瑪峰。

重新定義電動車安全新標準的刀片電池

電動汽車的電池安全問題，一般是指電池的熱失控。對比目前電動車常用的兩種主流電池，磷酸鐵鋰材料本身具有放熱啟動溫度高、放熱慢、產熱少、材料在分解過程中不釋放氧氣不易起火四大優勢。而三元鋰電池天性熱穩定性差、安全性差是行業公認的事實。

“在500℃的溫度下，磷酸鐵鋰材料結構都非常穩定，但三元鋰材料在200℃左右就會發生分解，且化學反應較劇烈，會釋放氧分子，更容易引發熱失控。”弗迪電池公司副總經理孫華軍表示。

然而，盡管從安全性上來講，磷酸鐵鋰電池有著三元鋰電池不可比擬的優勢，但由于能量密度不及三元鋰，過去幾年很多乘用車企業陷入了對動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之爭中，還是敗下陣來。

正是基于對安全的極度重視，即便是在前幾年三元鋰電池被廣泛推崇的市場環境下，比亞迪也從未放棄對磷酸鐵鋰電池的再研發。

“針刺測試”重新定義安全標準

“超級安全”是刀片電池最大的特點，對此，有著動力電池安全試驗界“珠穆朗瑪峰”之稱的針刺測試，已經為其蓋章。除此之外，刀片電池還具有超級強度、超級續航、超級低溫、超級壽命、超級功率的超級性能及“6S”的技術理念。

長96厘米、寬9厘米、高1.35厘米的單體電池，通過陣列的方式排布在一起，就像“刀片”一樣插入到電池包里面，在成組時跳過模組和梁，減少了冗余零部件后，形成類似蜂窩鋁板的結構等等——刀片電池通過一系列的結構創新，實現了電池的超級強度的同時，電池包的安全性能大幅提升，體積利用率也提升了50%以上。

因為刀片電池能夠大大減少三元鋰電池因電池安全和強度不夠而增加的結構件，從而減少車輛的重量，所以單體能量密度雖然沒有比三元鋰高，但是能夠達到主流三元鋰電池同等的續航能力。此外，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、循環充放電3000次以上可行駛120萬公里，以及超出業內想象的低溫性能等數據表現，也奠定了其全方位“碾壓”三元鋰電池的“超級優勢”。

無人設備在刀片電池生產過程中廣泛應用

為了最大程度降低電池的短路率，比亞迪提出了一個粉塵分級管控的概念，在一些關鍵工序上，能夠做到一立方米空間內，5微米（頭發絲1/20粗細）的顆粒不超過29個，這達到了與液晶屏生產車間相同的標準。嚴苛的環境和條件，只是確保刀片電池高安全性的“基礎”。

將近1米長的極片，能夠實現公差控制在±0.3mm以內、單片疊片效率在0.3s/pcs的精度和速度，在國際上都屬于首創。這種疊片采用的是比亞迪完全獨立自主開發的設備和裁切方案，這是其他任何人想抄都抄不來的。

除疊片之外，刀片電池生產過程中的配料、涂布、輥壓、檢測等其他工藝都達到了世界頂尖水平。例如，配料系統的精度在0.2%以內；雙面同時涂布，涂布最大寬度達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120m/min，厚度控制2μm以內，確保寬尺寸極片厚度的一致性……

每一塊刀片電池的誕生，都源自對完美的不懈追求！而事實上，“登峰造極”般的工藝和程序，來源于刀片電池工廠工業4.0級別的制造、管理系統。

遍布生產車間、工序、條線的高精度傳感器，數以百計的機器人，以及符合IATF16949&VDA6.3控制標準的品控體系等等，使得廠房設備硬件的自動化，設備與設備之間的信息化，控制層面的智能化成為刀片電池生產高效、品質穩定的最強“后盾”。

實際上，每一個刀片電池產品還有一個專屬的‘身份證’，未來，產品在使用期間的各項數據也將持續改進工藝、完善產品提供重要的參考。目前，弗迪電池重慶工廠只是刀片電池的全球首個工廠，隨著產能的不斷擴大，刀片電池將向整個新能源汽車行業開放共享，讓行業和消費者受益，助力全球電動汽車發展步入新時代。

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