探秘比亚迪刀片电池工厂

今年3月底，比亚迪发布“刀片电池”，将聚焦三元锂电池的目光，转移到了磷酸铁锂电池上。

“磷酸铁锂电池安全性比三元锂电池更高，这是由两种电池原材料特性决定的。”日前，《每日经济新闻》记者走访位于重庆璧山区的弗迪电池工厂，比亚迪汽车销售副总经理李云飞在接受记者采访时表示，随着比亚迪“刀片电池”逐步对外销售，磷酸铁锂电池的未来市场份额有望逐渐增加。

产品线提升至8条

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，工厂面积100多万平方米，占地1500亩，设计产能20GWh，年产值超200亿元。弗迪电池公司副总经理孙华军回忆道，项目2019年2月22日正式开工，一年后（2020年3月），比亚迪宣布“刀片电池”正式下线。

工厂内部（图片来源：比亚迪）

图片来源：比亚迪

“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”，而生产刀片电池最大的难点和亮点，主要集中在“八大工艺”。

“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，在国际上我们都属于首创。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，这是其他任何人想抄都抄不来的。”孙华军说。实际上叠片技术也是比亚迪刀片电池核心中的核心，以至于此次参观的所有人都没能亲眼见到这一机密，而只能根据工作人员的介绍去理解、去想象。

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。比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……

目前，工厂已经完成1条生产线的建设和生产。该工厂一位内部人员告诉记者，目前，已建成的生产线一天能生产1.2万块“刀片电池”。

记者了解到，该工厂原计划在2020年底前完成4条生产线的建设和下线生产，但5月底后，公司决定扩大产能，将原有的4条生产线提升至8条。“这主要得益于‘刀片电池’在全球的热度逐步升高，不少汽车品牌已经在跟我们就‘刀片电池’的合作进行接洽。”弗迪电池工厂相关负责人表示，正因为如此，公司担心最初的产能规划无法满足后期的市场需求，最终决定将生产线进行加快扩建。

“如果未来市场对‘刀片电池’需求量增大，我们不仅要加大重庆基地生产线的扩建，还会在其他现有生产基地或新规划电池基地进行‘刀片电池’生产线的扩建。”李云飞透露，到今年年底，弗迪电池工厂计划产能为10GWh。

关于正在接洽的汽车企业对“刀片电池”的应用时间，李云飞表示，预计在2021年下半年或2022年年初，“刀片电池”将在一些国际知名品牌车型上搭载使用。

而对于内部车型使用情况，李云飞表示，今年“刀片电池”主要应用在汉EV上。未来，“刀片电池”还将在新开发的车型或部分改款车型上使用。

图片来源：企业供图

据悉，比亚迪乘用车多使用三元锂电池，磷酸铁锂电池主要用于包括大巴和工程车在内的商用车。“目前，比亚迪旗下三元锂电池使用比率要高于磷酸铁锂电池。”李云飞称，随着“刀片电池”在公司旗下车型上逐步应用及合作伙伴的联合推动，未来，基于磷酸铁锂材料的“刀片电池”市占率有望逐步提升。

改善电池设计弥补续航短板

当前，市场上主要使用的动力电池为三元锂电池和磷酸铁锂电池。中国汽车动力电池产业创新联盟发布的数据显示，2019年我国动力电池累计销量75.6GWh，其中三元锂电池累计销量53GWh，占总销量70%；磷酸铁锂电池累计销量20.6GWh，占总销量27.2%。

从上述数据不难看出，三元锂电池仍为目前主流动力电池。不过，相较于磷酸铁锂电池，三元锂电池的安全性却相对较弱。此前，比亚迪在发布“刀片电池”的同时，为进一步证明“刀片电池”的安全性，还公开了一则“三种动力电池的针刺对照测试结果”视频。

图片来源：每经记者李星摄

在此次的探访过程中，记者见证了比亚迪演示针刺三元锂电池和“刀片电池”的全过程。密闭空间中，启动针刺三元电池时，电池是瞬间自燃、爆炸，伴随着火星四溅。从检测数据来看，三元锂电池的表面温度瞬间攀升至500℃以上。而在同等条件下，针刺“刀片电池”时，电池瞬间刺穿，但从表面看，没有任何冒烟、自燃的迹象，只是在观察检测数据时，“刀片电池”表面温度提升至30℃左右。

“从理论上讲，磷酸铁锂电池比三元锂电池更安全，因为同等工艺条件下，磷酸铁锂电池的着火概率更低。”动力电池行业专家杨伟斌告诉记者，磷酸铁锂电池热失控温度临界点比三元锂电池要高很多。

弗迪电池公司副总经理孙华军则表示，即便在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。

在测试现场，比亚迪提供的是两块长96厘米、宽9厘米、高1.35厘米的单体电池。“因为‘刀片电池’的扁平设计，减小了针刺的承载面，再加上磷酸铁锂电池的特性，使得‘刀片电池’的安全系数会更高。”弗迪电池开发中心电芯设计、电芯产品经理何科峰介绍称，与传统电池包相比，“刀片电池”的电池包空间利用率提升了50%，车辆续驶里程也得到了大幅提高。

据了解，比亚迪目前生产的“刀片电池”，最长可达1米。“‘刀片电池’能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，虽然单体能量密度没有三元锂电池高，但能够达到主流三元锂电池同等的续航能力。”何科峰表示，基于磷酸铁锂电池续驶里程较三元锂电池短的特性，后期将通过改善电芯层面设计、提高“刀片电池”的能量密度以及改善空间设计来提高车辆的续驶里程。