打破行业壁垒，征服安全测试“珠穆朗玛峰”！比亚迪“刀片电池”如何问世
动力永恒 发布时间：2023-07-13 16:44:54
随着“双碳”目标的推进，新能源商用车行业正站在风口。在电动车辆动力电池技术路线上，目前主要有磷酸铁锂电池和三元锂电池两种技术路线，但安全性一直是业内广泛关注的。“刀片电池”的问世，征服了在动力电池安全测试领域有“珠穆朗玛峰”之称的针刺测试，成功站上“风口”。
“刀片电池”的诞生其实是源于一个空间利用率的难题。由于汽车内部的空间非常有限，所以设计师会尽可能为消费者创造更多车内空间，来提升舒适度。但同时，这也压缩了动力电池的空间。为了在有限的空间内布置更多的电池，提高车辆的能量密度和续航里程，工程师们沿着“去掉模组和梁，革新空间利用率”的思路，将电芯本身既作为发电能量体，又作为承重结构件，通过一系列努力最终制作出了刀片形状的电芯。
更安全续航更长，打破行业壁垒
刀片电池，全称刀片形磷酸铁锂电池，形状既长又薄，并且能够像“刀片”一样插入电池包里面。“刀片电池”本身安全性高、续航能力强、使用寿命长。
弗迪电池是比亚迪集团立足新能源产业，顺应市场发展而“孕育”出的独立主体，深耕电池领域20余载，在电池领域具备100%自主研发、设计和生产能力，产品覆盖消费类3C电池、动力电池及储能电池、梯次利用等领域；在新材料、新技术研究领域，已完成众多项科研成果的研发及产业化，应用领域涉及IT、汽车、新能源、轻轨交通等。
“它总共由178片刀片电池组成，底部第一层150片，第二层28片，续满电池包只需要78.4度电，并且在行驶12万公里或者满充满放300至500次过后，电池饱和度依然能够达到90%以上。不管是从外部压力还是内部结构来讲，我们的刀片电池都非常稳定和可靠。
在刀片电池的生产过程中，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，配料系统的精度在0.2%以内，1200mm超大幅宽的辊压速度可达120m/min，厚度控制2m以内，并且刀片电池绝大多数的生产设备都是我们自主研发的。”工作人员介绍说。
“刀片电池具有超级安全、超级强度、超级续航、超级功率、超级寿命等优势。”重庆弗迪锂电池有限公司总经理田维浩表示，“刀片电池”在制造过程中面临的最大挑战在于要求每个电芯都几乎没有差别，这样才能保证生产出来的“刀片电池”在安全性和能量密度方面没有问题。这种精度的控制，对工厂的生产环境以及自动化、智能化等方面来说都是全新的挑战。
“我们有数以百计的机器人，遍布生产车间、工序、条线的高精度传感器，还有符合标准的品控体系，这些实现了工厂的自动化、信息化和智能化，也让‘刀片电池’的生产更高效、更稳定。”田维浩补充道。
从不被看好，到“电池大王”
1994年比亚迪白手起家，2008年成为全球最大的充电电池制造商，被誉为“电池大王”。推出全球第一款量产插电式混合动力车F3DM后，从此踏上引领和推动新能源变革的征程。
但因为当时比亚迪规模小，电动车也不被看好，产业缺乏配套，没有人敢一起“冒险”。零部件供应商要么不合作，要么报天价，找寻合作伙伴的过程中，试错的成本极高。比亚迪只能自力更生，垂直整合，除了轮胎和玻璃，所有的零部件都只能自己做。后来，新能源汽车的产业链、供应链才逐步完善并逐渐精细，为比亚迪提供了开放的市场条件，也为“刀片电池”的诞生奠定了基础。
刀片电池的诞生其实是源于一个空间利用率的难题。由于汽车内部的空间非常有限，所以设计师会尽可能为消费者创造更多车内空间，来提升舒适度。但同时，这也压缩了动力电池的空间。为了在有限的空间内布置更多的电池，提高车辆的能量密度和续航里程，工程师们沿着“去掉模组和梁，革新空间利用率”的思路，将电芯本身既作为发电能量体，又作为承重结构件，通过一系列努力最终制作出了刀片形状的电芯。
2020年3月29日，“刀片电池”正式“出鞘”，其顺利通过“针刺穿透测试”的完整视频也首次对外公布。重庆弗迪电池工厂在一年时间内从一片空地变身为一座拥有精细化、自动化、信息化制造管理系统的超级工厂。
比亚迪品牌及公关处总经理助理罗昊对《中国电子报》记者表示：“‘针刺穿透测试’是行业内公认的对电池电芯安全性最为严苛的检测手段，在动力电池界难度堪比登顶珠穆朗玛峰，可以模拟电池贯穿极度危险情况下的整车安全。”
“刀片电池”最大的亮点，是在测试中表现出的高安全性。在田维浩看来，“刀片电池”作为磷酸铁锂电池的一种，本身安全性就比较高。此外，“刀片电池”中还加入了一些特殊的设计，包括无模组化以及电流切断装置等，电池包里还有液冷系统和排烟系统等，在电池发热时进行排烟和降温，同时在低温状态下也能够帮助电池升温。
在生产方面，为了更好地支持无模组化设计，重庆弗迪电池还采用了新的叠片工艺，加上热压压实，进一步提升了电池包的空间利用率，直接提高了“刀片电池”的结构强度。
一次次技术升级，刀片电池站上“风口”
2020 年 3 月，比亚迪正式推出刀片电池技术，不仅发挥了磷酸铁锂电池安全可靠的优势，还有效弥补了其电池体积大、能量密度低的短板。相较于传统电池系统，比亚迪“刀片电池”的结构既解决了固定的问题，也解决了强度的问题，可以使电池包空间利用率达到60%，体积比能力密度更大。简言之，就是提升了原有电池空间利用率的50%，也意味着在同等体积下，刀片电池可以装更多的电芯，车辆的续驶里程可以得到更大提升。
不仅如此，比亚迪在解决用户里程焦虑的同时，也考虑到用户对充放电的担忧。刀片电池用33分钟可将电量从10%充到80%，而且，可循环充放电次数更是达到3000次以上，相当于至少120万公里的行驶里程。同时，刀片电池可稳定输出570伏、800安的超大电流，完全满足用户各种工况下的需求。而且，由于磷酸铁锂电芯的成本更低，使得刀片电池的成本优势更为明显，从而带动整车成本下降。
如今，刀片电池再次实现技术升级，不仅能为整车提供能量来源，还为车身提供结构支撑，彻底颠覆了传统的车身设计。而其凭借安全、电池包强度、续航能力、使用寿命、充放电功率、低温性能等方面构建起多位一体综合优势，定将创领新能源商用车动力新高度。
在强大技术创新能力的支撑下，比亚迪不止推出了打破行业壁垒的刀片电池，还将其应用商用车。相比乘用车，商用车要面临更加复杂的工况，对车辆的安全性和可靠性要求更加严苛，且作为生产资料，商用车的终端用户对购车成本、使用成本更为敏感，而配装刀片电池的新能源商用车更具安全性和成本优势，还可减轻底盘重量，能够更好地满足用户需求。当前，比亚迪推出的V3就是全球首款搭载“刀片电池”的纯电动厢式运输车，凭借领先新能源技术、超高续航、超大运力、安全可靠等优势，精准发力“最后一公里”城配市场。
与此同时，在公共交通领域，比亚迪凭借自身的不断探索与坚守创新，已将先进技术拓展至大巴车领域。比亚迪纯电动公交车B6就是首款搭载刀片电池的公交车，小体型大容量全新升级，面向城市中短途公交出行发力，以道路运输的灵活性有效缓解城市拥堵压力。亚迪纯B6公交车整车6.5米，在核心“三电”方面，搭载比亚迪自主研发的单电机集成式驱动桥和五合一集成式控制器，整车电量100kWh，续航里程超160公里。
正是看到刀片电池应用到大巴车领域的优势，比亚迪一鼓作气推出了新一代搭载刀片电池的大巴底盘。其采用欧洲标准模块化设计，通用化的车身合装方式，实现与车身厂的最有效匹配，而且性能更加安全、舒适、智能、高效，为其开启纯电动巴士领域新篇章奠定了基础。
截至目前，重庆弗迪电池工厂共有合作四川企业45家，遍布成都、遂宁、雅安、乐山等12个市，主要供应产品包括正负极材料、导电剂和贴片变压器等，比亚迪直营店、经销商4S店遍布四川各市，平均每个店每年可为当地带来2亿元左右消费。
原文链接：https://www.xianjichina.com/special/detail_529602.html
来源：贤集网
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