近日,關於“三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池技術之爭”的話題引發網友熱議,如何權衡動力電池安全性能和續航性能之間的關係,仍是一個極具價值的議題。
需要明確的是,“安全第一”不僅是各行各業需要遵守的底線,更是動力電池行業繞不開的技術關口。遺憾的是,在過去幾年,由於很多企業陷入對“續航里程”的盲目攀比,使得能量密度較高但天生熱穩定性差的三元鋰電池廣受市場追捧,新能源乘用車的安全口碑則因此付出了極其慘重的代價。
2019年6 月,中國汽車工業協會和中國汽車工程學會聯合組織召開 “新能源汽車安全倡議發佈暨研討會”。 與會領導曾表示,安全是新能源汽車產業發展的重中之重,安全問題有可能對產業來之不易的良好發展勢頭帶來毀滅性的打擊。
顯然,動力電池安全問題,已經是需要痛下決定解決的問題,只有提供安全可靠的高質量產品,才能保障新能源汽車全生命週期安全運行。
幸運的是,動力電池行業不乏“糾偏者”。比亞迪(01211)作爲中國電池行業領軍企業,在電池領域擁有24年的研發經驗,具備100%自主研發、設計能力。如今,比亞迪電池產品已經覆蓋消費類3C電池、動力電池(磷酸鐵鋰電池和三元電池)以及儲能電池等領域。
然而,無論是產品品類如何向外延伸或是生產工藝如何進步,比亞迪電池唯一不變的是電池的創新以“安全”作爲最大的前提。尤其在動力電池領域,比亞迪尋求“安全可靠”與“最高能量密度”的最優匹配,並貫徹到技術策略、產品策略和市場策略等系統中。
資料顯示,比亞迪動力電池經過火燒、過充、過放、短路、擠壓、衝擊、跌落等多項“煉獄級”的安全及可靠性測試。
2020年3月29日,比亞迪正式推出刀片電池,公佈其續航里程達到了三元鋰電池的同等水平,更順利通過了堪稱安全測試珠穆朗瑪峯的“針刺測試”。
用比亞迪總裁王傳福的話來說,“刀片電池”的問世,將重新定義新能源汽車的安全標準,倒逼整個新能源汽車行業作出改變,讓汽車行業進入良性發展的快車道。
那麼,“刀片電池”何以蘊含改變行業格局的能量?
6月4日,比亞迪在弗迪電池重慶工廠舉行“登峯造極”工廠探祕活動,100多位媒體人、行業專家實地參觀,揭開刀片電池背後的超級工廠神祕面紗。
“登峯造極”刀片電池工廠探祕活動在弗迪電池重慶工廠舉行
“刀片電池”重新定義動力電池安全標準
據智通財經APP瞭解,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啓動溫度高、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。
基於對安全的極度重視,即便是三元鋰電池能量密度更加優越,即便過去幾年三元鋰電池被市場“非理性”推崇,比亞迪也從未放棄對磷酸鐵鋰電池的再研發。
刀片電池橫空出世,被業內評論認爲,跑偏多年的動力電池行業發展路線終於有機會重回正軌。
刀片電池順利通過動力電池安全測試領域最嚴格的“針刺測試”
“超級安全”是刀片電池最大的特點,對此,有着動力電池安全試驗界“珠穆朗瑪峯”之稱的針刺測試,已經爲其蓋章。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。
“6S”技術理念打造刀片電池
長96釐米、寬9釐米、高1.35釐米的單體電池,通過陣列的方式排布在一起,就像“刀片”一樣插入到電池包裏面,在成組時跳過模組和樑,減少了冗餘零部件後,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。
比亞迪LFP電池結構演進
“因爲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,所以我們的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。”孫華軍透露。
刀片電池
“首款搭載刀片電池的車型比亞迪漢EV,綜合工況下的續航里程已經達到了605公里。”比亞迪汽車銷售副總經理李雲飛表示。
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”。
“八大工藝”揭示刀片電池“登峯造極”的祕密
至於“刀片電池”何以具備“超級優勢”,電池安全界的“珠峯”爲何難以攀登?通過對弗迪電池重慶工廠實地探訪,找到了一些答案。
重慶璧山區的弗迪電池“超級工廠”
該工廠配備比亞迪獨創的刀片電池產線和生產設備,搭載多項高度保密的核心技術,是一個擁有精益化、自動化、信息化製造管理系統的世界級工廠。
無人設備在刀片電池生產過程中廣泛應用
據孫華軍介紹,刀片電池對生產環境的要求極爲苛刻。爲了最大程度降低電池的短路率,電池工廠提出了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。
值得注意的是,嚴苛的環境和條件,只是確保刀片電池高安全性的“基礎”。生產刀片電池最大的難點和亮點,主要集中在“八大工藝”。
孫華軍表示,“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,在國際上都屬於首創。”
除疊片之外,刀片電池生產過程中的配料、塗布、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;雙面同時塗布,塗布最大寬度達1300mm、單位面積塗敷重量偏差小於1%;1200mm超大幅寬的輥壓速度可達120m/min,厚度控制2μm以內……
此外,遍佈生產車間、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爲刀片電池生產高效、品質穩定的強大“後盾”。
電池業務獨立分拆可期
展望刀片電池的發展前景,孫華軍稱,弗迪電池重慶工廠只是刀片電池的全球首個工廠,隨着產能的不斷擴大,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。
據智通財經APP瞭解,早在2019年7月19日,比亞迪股份有限公司與豐田汽車公司簽訂合約,共同開發轎車和低底盤SUV的純電動車型,以及上述產品等所需的動力電池。
作爲全球知名度最高的車企之一,豐田(TM.US)選擇同爲車企的比亞迪的動力電池,既是對比亞迪電池品質的極大認可,亦表達出二者在發展理念的契合。對於比亞迪電池業務來講,電池進入全球第一梯隊主機廠,可謂邁出具備里程碑意義的步伐。
孫華軍表示:“今天,幾乎你能想到的所有汽車品牌,都在和我們探討基於刀片電池技術的合作方案。”
爲應對未來可能“井噴”的刀片電池需求,比亞迪已經進行了前瞻性局部。據悉,重慶弗迪鋰電池有限公司集鋰離子電池及配套材料研發、生產和銷售於一體。璧山項目鋰離子電池及配套材料生產項目總投資100億,項目佔地面積約1500畝,總建築面積約95萬平方米,新建生產車間,購置相關設備958臺套,建設鋰離子電池生產線8條,項目達產後形成鋰離子電池20Gwh生產能力,年產值200億元。
縱觀弗迪動力發展概況,公司在深圳、西安、青海、重慶、長沙、貴陽擁有六大生產基地,截至2019年已投產的產能達到40GWh/年,預計到2022年產能可達100GWh/年。
在全面開放的大戰略下,比亞迪電池的拆分上市也已提上日程。比亞迪總裁王傳福此前就曾多次透露,將在合適的時候進行比亞迪電池的IPO。
據悉,比亞迪的電池業務正在從比亞迪集團公司剝離出來,形成單獨進行財務覈算的獨立公司,電池板塊預計將於2022年左右獨立上市。