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探秘比亚迪刀片电池工厂:破土到投产仅用一年时间 今年产能已被预订一空

2020年06月04日 22:34:02
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来源:车东西

文| Juice

2020年6月2日,山城重庆仍然在下着小雨,气温仅为19度,虽然气温比较低,但比亚迪旗下公司弗迪电池的璧山工厂内却一片火热的场景。

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比亚迪刀片电池重庆工厂内景

这个工厂从今年3月份开始投产以来,就一直在生产比亚迪最新的刀片电池,6月2日,比亚迪邀请车东西在内的媒体对这个工厂进行了探访。

在弗迪电池工作人员的引领下,车东西首先在工厂内近距离观看了比亚迪刀片电池和6系三元锂电池在针刺测验下的不同成绩,此次结果和之前比亚迪刀片电池发布会上展示的视频并无区别,三元锂电池仍然在几秒内就发生了爆炸。

观看完了针刺测验之后,车东西又跟着工作人员的引导依次参观了刀片电池的配料、涂布、辊压、叠片、装配、烘烤、注液和检测的全过程。

在参观的过程中,车东西发现,弗迪电池璧山工厂的自动化程度已经非常高了,在整个电池的生产过程中,在车间内看不到太多的工作人员,即使有工作人员也是在对设备进行检测。

参观完工厂之后,弗迪电池公司副总经理孙华军又向车东西等媒体强调了刀片电池的安全性,他表示,刀片电池的电芯可以顺利通过针刺测试、挤压测试、炉温测试和过充测试,即使在测试标准超过国标的情况下,也能够完成测试。

他还在演讲中多次用刀片电池和三元锂电池进行对比,也展示了比亚迪对于磷酸铁锂电池的自信,随着刀片电池的逐步投产,磷酸铁锂电池的装机量应该也会不断得到提升。

一、探访刀片电池工厂 一年建成的自动化电池工厂

今年3月份,比亚迪打出了自己在动力电池方面大招——刀片电池,这一电池通过工艺结构的更新,一定程度上弥补了磷酸铁锂电池能量密度不足的劣势,同时还兼具磷酸铁锂电池安全性高的特点,这款电池一经发布就激起了很多的讨论。

在发布会上,比亚迪方面还透露了刀片电池已经在重庆的璧山工厂开始投产了。不过,由于疫情的影响,公众也一直没有机会真正看到比亚迪的刀片电池。

最近比亚迪就邀请了车东西在内的部分媒体参观了比亚迪位于重庆璧山的工厂,车东西也得以首次窥见比亚迪刀片电池的真容,也完整的参观了刀片电池的生产过程。

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▲刀片电池

到达璧山工厂的时候由于还下着大雨,车东西并没有完整的看到璧山工厂的全貌,但在实际参观中还是能够感受到这家工厂占地面积还是比较大的,完全投产后,这家工厂的年产能将会达到20GWh。而全球最大的动力电池生产工厂特斯拉的电池工厂目前的产能为35GWh。

根据现场工作人员的介绍,在开始生产的时候,他们就投入了四条生产线,五月初的时候,为了应对激增的预定量,比亚迪方面决定再增加两条生产线。但最近,根据比亚迪总裁王传福的安排,该工厂准备在近期再增加两条生产线,但即便如此,璧山工厂今年的产能也已经被预订一空了。

从参观伊始就让车东西感受到了比亚迪对于刀片电池安全性的自信,探访的第一个项目就是最近异常火热的针刺测验。

在璧山工厂的测试间,工作人员向车东西等媒体展示了用于测试刀片电池、6系三元锂电池和钢针等测试工具,在进行了简单的介绍之后,工作人员就开始为测试工作做准备了。

工作人员首先将一个6系三元锂电池放到了测试台上进行测试,在钢针向下刺的过程中,这款电池先是大量冒烟,然后在数十秒内就发生了爆炸和着火,现场颇具震撼力。

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▲三元锂电池的针刺测试

根据工作人员的统计,在进行测试期间,三元锂电池的电压迅速降为0伏,安全阀的温度则升到了903.9摄氏度,针刺点的温度也达到了809.9摄氏度。

之后,工作人员又对刀片电池进行了测试,从现场可以看到,钢针已经完全贯穿了刀片电池,电池并未发生冒烟和爆炸的情况,电池的电压下降的过程也比较慢,电池也出现了升温现象,但升温的过程非常缓慢,而且也并未达到很高的温度。

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▲刀片电池进行针刺实验

在观看了针刺测试之后,车东西也正式开启了参观之旅,整个体验下来,车东西对刀片电池工厂的特点也有了一个更直观的认识,下面来简单的谈一下感受:

1、自动化程度非常高

在车东西的探访过程中,发现所参观的每一道工序的车间内员工的数量都很少,仅会在设备的控制器附近看到有员工在对设备进行检测。

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▲刀片电池工作人员

工厂内的配料车间内布满了密密麻麻的管道,仓储罐和管道的关键位置还会有电脑控制器,整个车间内只有两三名员工。这样的场景又出现在了涂布、辊压、叠片、装配、烘烤、注液和检测的车间内。

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▲刀片电池工厂内的机械手

所有的储物罐也实现了自动控制,罐口上装载了很多的传感器,罐里面容量到达上限就会自动停止,而低于下限的时候,就会自动往罐里面输送原料。

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▲刀片电池的储藏罐上布满传感器

根据员工的介绍,电池的整个生产过程都可以在线监测,能够避免生产过程中的失误发生,大量机械化设备的使用也确保了高精度的生产。

2、生产标准极其严格

根据员工的介绍,比亚迪对于原材料的要求也非常高,配料中使用的水就非常严格,普通的饮用水只需要经过四层过滤就可以喝了,而比亚迪配料所用的高纯度水则是经过了八道工艺。

在完成了配料之后,浆料将会被传送到涂布车间,浆料在进入模头之前就会进行质量的检测,整个涂布过程都会被进行检测,涂布的偏差小于百分之一。

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▲刀片电池的辊压工艺

最终涂布的误差在0.5毫米以内,现在业界大部分的生产误差都在1毫米,更小的误差意味着刀片电池可以更好的进行装配。

工厂内所采用的辊压设备也是行业内最大,长度达到了900毫米,目前行业内其他企业的辊压设备多在500毫米左右,这也保证了刀片电池的生产。

3、自研程度比较高

根据现场人员的介绍,比亚迪刀片电池的生产工厂内除了电极生产线、充放电电源和仓储系统不是比亚迪自己开发的,其余所有的设备都由比亚迪独立研发。

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▲刀片电池工厂内景

之所以选择独立研发是因为刀片电池项目在比亚迪内部一直属于隐秘项目,也不好跟外界过多的接触,只能由比亚迪自己生产。

好在比亚迪自己有规划管理中心、制造技术中心,有负责工艺开发和设备开发的工程师,正是这些工程师的存在,为比亚迪自建工厂打下了良好的基础。也正因如此,璧山工厂的建设速度也比较快,仅用了一年的时间就开始了投产。

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▲璧山工厂仅用了一年的时间就投产了

二、刀片电池源于多年技术积累 磷酸铁锂低温下放电能力也很突出

参观完工厂之后,弗迪电池副总经理孙华军又详细介绍了比亚迪刀片电池的开发过程和电池的性能表现。

他表示,比亚迪在研究磷酸铁锂电池之初就在不断的增加电池的长度。2008年的第一代磷酸铁锂电池的长度为356mm,2013年推出的新的磷酸铁锂电池时电池的长度就达到了420mm,而刀片电池的长度为960mm。

这三代电池的长宽比从3.5增加到了3.8,现在已经到了10.6,相应的,电池的体积利用率也从40%提升到了60%。

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比亚迪磷酸铁锂电池长宽比不断变化

弗迪电池公司副总经理孙华军也再次详细的介绍了刀片电池的性能,他认为比亚迪的刀片电池贯彻了6S理念,即超级安全、超级强度、超级续航、超级低温、超级寿命、超级功率。

他表示刀片电池的电芯可以顺利通过针刺测试、挤压测试、炉温测试和过充测试,尤其在进行炉温测试和过充测试时,比亚迪都采用了高于国标的标准进行了测试,但刀片电池还是完成了测试。

比亚迪还对刀片电池进行了模拟碰撞、挤压、抗压的测试,这几项测试都之后,刀片电池仅出现了冒烟的情况,但并未着火燃烧。

孙华军表示,搭载了刀片电池的比亚迪汉的续航里程可以突破600公里,但600公里并不是刀片电池的极限,未来随着电动车续航里程集体提升,比亚迪也会推出续航里程更高的动力电池。

此外,孙华军还对磷酸铁锂电池在低温下表现不好的消息进行了辟谣,他表示,在充电性能方面,零下10度的情况下,磷酸铁锂的充电速度会比三元锂低7分钟,但在电动车整个充电周期内,这个时间并不算大。

在放电性能方面,在0摄氏度的情况下,刀片电池还能释放出95%的电量,即使在下降到零下20摄氏度,刀片电池也能够释放90%的电量,但三元锂电池就无法到达这样的放电量。

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▲刀片电池的低温放电性能

从整个活动上来看,比亚迪对于这款产品非常有信心,据介绍,比亚迪已经为刀片电池申请了367项专利。而新建的璧山工厂也集中展示了比亚迪在动力电池方面的最新成就。

三、其他车型也将采用刀片电池 正在研究固态电池

在介绍完了刀片电池的详细情况之后,孙华军也接受了车东西在内的媒体采访,对比亚迪刀片电池的试配车型、电池的热管理、三元锂电池以及固态电池做了一些分享。

当谈及刀片电池将会用于那些车上时,他表示,刀片电池首先会出现在比亚迪汉这款车上,但是为了更合理的利用刀片电池的产能,未来也会用到其他车型上。

对于大众最关心的磷酸铁锂电池的低温情况下的表现,孙华军也做了详细的说明,他表示,比亚迪在研发的过程中就考虑了低温的影响,比亚迪专门设计了一个实验室做风洞的测试,有冷风的情况下电池受到的影响会更大。

所以比亚迪为电池Pack做了一个独特的保温设计,确保每一个电芯的保温能力都是均衡的,这样就能提升磷酸铁锂电池在低温下的表现。

目前,弗迪电池正在寻求为其他车企供货,但刀片电池的结构过于固定,可能会难以适配其他车型。对于这个问题,孙华军表示在他们内部已经有了刀片电池1.0、2.0、3.0的概念,适用于任何一款车的设计需求,现在推出的刀片电池属于第一代产品,只能做成方形的Pack,一旦这种产品被大家接受之后,比亚迪将会根据不同的车型尺寸来生产不同的刀片电池。

而刀片电池的维修问题,孙华军也做了介绍,他表示他们在生产刀片电池的过程中就考虑了一致性的问题,将车间的粉尘控制提升到了很高的级别,在生产层面把好关。其次比亚迪也做了一些维修性的设计,确保电池的零部件能够更换。

孙华军还分享了他对于三元锂电池的看法,他认为由于钴元素的存在,三元锂电池的成本相对来言还比较高,而磷酸铁锂电池本身不含有钴元素,在成本和安全性方面都有很大的优势。

现在一些电池企业也在进行无钴电池的研究,但这些产品现在都还没有用于汽车上,这些电池的性能表现究竟如何,现在还没办法确认。

不过,谈到固态电池时,孙华军表示,固态电池由于采用了固态电解液,其安全性和寿命都会优于现在的电池,不过现阶段固态电池的难点在于技术方面还存在很多瓶颈,在短期内很难量产装车。

孙华军预计还需要十年的时间固态电池才能够达到量产状态,因而比亚迪目前也在研究固态电池,但却不是现阶段工作的重点。

结语:比亚迪或将通过刀片电池重回巅峰

比亚迪是从电池企业起家的,在过去的18年间从未放弃过对磷酸铁锂电池的研究,因而此前比亚迪也是动力电池领域的老大。

但随着国家对动力电池能量密度要求的不断提高,比亚迪的领导地位受到了挑战,主打三元锂电池的宁德时代一跃成为了国内最大的动力电池公司,在这种情况下,比亚迪也开始被迫生产能量密度更高的三元锂电池。

不过,虽然开始生产三元锂电池了,但比亚迪对于磷酸铁锂电池的研究却没有放弃,花费了两年时间研发出了刀片电池,刀片电池在安全性和能量密度上都得到了提升,受到了广泛的关注。

很显然,比亚迪在动力电池的技术路线上还是坚定的磷酸铁锂派,而刀片电池也将是王传福向三元锂电池发出的第一招。

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