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电动汽车究竟需要怎样的动力电池？解开刀片电池秘密

2020/6/30 16:04:13

电动汽车究竟需要怎样的动力电池？这个似乎不需要回答的问题，近日却因为一个关于“三元锂电池和磷酸铁锂电池技术之争”的热门话题，重新引发了人们的思考。

任何时候，“安全第一”毋庸置疑。然而众所周知，在过去几年，由于很多企业陷入了对“续航里程”的盲目攀比，天生热稳定性差，但相比磷酸铁锂电池能量密度更高的三元锂电池广受追捧，新能源乘用车的安全口碑则因此付出了极其惨重的代价。

2020年3月29日，比亚迪正式推出刀片电池，公布其续航里程达到了三元锂电池的同等水平，更顺利通过了令后者望而生畏的“针刺测试”——在动力电池界，通过这一安全测试的难度堪比登顶珠穆朗玛峰。

重新定义电动车安全新标准的刀片电池

电动汽车的电池安全问题，一般是指电池的热失控。对比目前电动车常用的两种主流电池，磷酸铁锂材料本身具有放热启动温度高、放热慢、产热少、材料在分解过程中不释放氧气不易起火四大优势。而三元锂电池天性热稳定性差、安全性差是行业公认的事实。

“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。”弗迪电池公司副总经理孙华军表示。

然而，尽管从安全性上来讲，磷酸铁锂电池有着三元锂电池不可比拟的优势，但由于能量密度不及三元锂，过去几年很多乘用车企业陷入了对动力电池能量密度的非理性追求，磷酸铁锂电池在上一波与三元锂电池的路线之争中，还是败下阵来。

正是基于对安全的极度重视，即便是在前几年三元锂电池被广泛推崇的市场环境下，比亚迪也从未放弃对磷酸铁锂电池的再研发。

“针刺测试”重新定义安全标准

“超级安全”是刀片电池最大的特点，对此，有着动力电池安全试验界“珠穆朗玛峰”之称的针刺测试，已经为其盖章。除此之外，刀片电池还具有超级强度、超级续航、超级低温、超级寿命、超级功率的超级性能及“6S”的技术理念。

长96厘米、宽9厘米、高1.35厘米的单体电池，通过阵列的方式排布在一起，就像“刀片”一样插入到电池包里面，在成组时跳过模组和梁，减少了冗余零部件后，形成类似蜂窝铝板的结构等等——刀片电池通过一系列的结构创新，实现了电池的超级强度的同时，电池包的安全性能大幅提升，体积利用率也提升了50%以上。

因为刀片电池能够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，所以单体能量密度虽然没有比三元锂高，但是能够达到主流三元锂电池同等的续航能力。此外，刀片电池33分钟可将电量从10%充到80%、支持汉3.9秒百公里加速、循环充放电3000次以上可行驶120万公里，以及超出业内想象的低温性能等数据表现，也奠定了其全方位“碾压”三元锂电池的“超级优势”。

无人设备在刀片电池生产过程中广泛应用

为了最大程度降低电池的短路率，比亚迪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”。

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。

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。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……

每一块刀片电池的诞生，都源自对完美的不懈追求！而事实上，“登峰造极”般的工艺和程序，来源于刀片电池工厂工业4.0级别的制造、管理系统。

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等，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、品质稳定的最强“后盾”。

实际上，每一个刀片电池产品还有一个专属的‘身份证’，未来，产品在使用期间的各项数据也将持续改进工艺、完善产品提供重要的参考。目前，弗迪电池重庆工厂只是刀片电池的全球首个工厂，随着产能的不断扩大，刀片电池将向整个新能源汽车行业开放共享，让行业和消费者受益，助力全球电动汽车发展步入新时代。

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