比亞迪“刀片電池”：刀鋒如何磨礪出？
在“動力電池針刺實驗論戰”正處於風口浪尖的當下，比亞迪位於重慶的弗迪工廠首次對媒體亮相，這裏是刀片電池首發工廠和目前唯一的生產基地。
比亞迪汽車銷售有限公司副總經理李雲飛表示，並不是在這個時間點故意安排的活動，比亞迪為這次參觀早就開始了準備工作。
在新能源汽車補貼政策等因素的影響下，大部分主流的電池廠商將研發路徑放在三元鋰電池上，不過，在如今補貼退坡以及消費者不再盲目追求續航里程之後，磷酸鐵鋰電池的優勢又被凸顯，這也正是比亞迪刀片電池吸引眾多流量的重要原因。
尤其是在針刺實驗中刀片電池的表現，更是給整個行業帶來了堪稱顛覆性的衝擊波。
一年建成的自動化工廠
所謂刀片電池，是指長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，跳過模組環節直接由電芯組成電池包，在不改變正負極材料，通過改變單體形狀的提前下大大增加了電池電量。
比如搭載於比亞迪漢的磷酸鐵鋰電池，在電池單體體積變化不大的前提下電池單體容量為138.5Ah，並且電池包的體積利用率從40%提升到60%。
為了達到這個標準，重慶弗迪工廠獨創了許多刀片電池產線和生產設備。
刀片電池生產過程分為八大步驟，分別是配料-塗布-輥壓-疊片-裝配-烘烤-注液-檢測。
電池生產對車間的粉塵、温度和濕度三個指標要求非常高。為了最大程度降低電池的短路率，比亞迪提出了一個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，達到了與液晶屏生產車間相同的標準；在雙面同時塗布的工序下，刀片電池塗布最大寬度達1300mm，一般的工藝則在700mm以下。
刀片電池最難最核心的部分其實是在於疊片工藝。
不同於傳統電池所採用的纏繞工藝，疊片工藝是把正極、負極材料切成小片與陶瓷隔膜合成小個電芯單體，然後將多個小電芯單體堆疊成一個大電芯單體。
由於業內此前沒有此類成熟設備，比亞迪也對疊片工藝進行了自主研發，高速疊片機可以實現0.3S/pcs效率，同時對齊公差可控制在正負0.3mm以內。
“我們每一個刀片電池產品還有一個專屬的‘身份證’，未來，產品在使用期間的各項數據也將為我們持續改進工藝、完善產品提供重要的參考。”弗迪電池公司副總經理孫華軍表示。
針刺實驗的意義是什麼？
行業苦電池安全問題久矣。
而針刺測試是電池行業公認的最嚴苛的測試。為電池單體做針刺測試的核心目的是為了模擬電池受到異物貫穿，電池發生內短路的情景。實際用車過程中出現這個場景的概率並不高，但針刺測試可以從某種角度驗證內短路後電池的安全性。
這種測試方法是將動力電池充滿電，用直徑為5-8mm 的耐高温鋼針，以25±5mm/s 的速度，從垂直於電池極板幾何中心的方向貫穿電池，鋼針停留在電池中，觀察1小時，不起火、不爆炸才合格。
刀片電池被刺穿時，結構完整穩定，未出現任何起火冒煙現象。直觀的結果是電池表面温度逐漸上升，電芯電壓逐漸下降。
三元鋰電池則起火爆炸，表面温度高達500度。
“在500℃的温度下，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。”孫華軍表示。
今年5月12日，工信部組織制定的GB 18384-2020《電動汽車安全要求》、GB 38032-2020《電動客車安全要求》和GB 30381-2020《電動汽車用動力蓄電池安全要求》三項強制性國家標準發佈，本次標準增加了電池系統熱擴散試驗，要求電池單體發生熱失控後，電池系統在5分鐘內不起火不爆炸，為乘員預留安全逃生時間。
李雲飛表示，其實比亞迪能夠更長，可以超過10分鐘。
“顛覆”動力電池安全標準？
針刺試驗結果上刀片電池與三元鋰電池巨大的差異，讓人看到磷酸鐵鋰電池重新迴歸市場主流的趨勢。
但眾多專家也表示，這還是要從多個維度去看。磷酸鐵鋰熱穩定性好，循環壽命和安全性優於三元鋰電池；而三元材料能量密度高，同等電量下可以大幅提升車輛續航，且低温性能高於磷酸鐵鋰。
消費者購買和最終使用的是車輛，而非一堆電池單體，實際使用過程中，磷酸鐵鋰和三元鋰電池的重中之重，仍是做好電池PACK系統和整車的安全。
不過，電芯單體安全性固然是基礎和加分項，單體安全是系統安全的基石，很多事故都是在單體層面的安全問題引發的，通過了針刺測試，安全性層面無疑達到了最高水準。
就目前的市場反饋來看，刀片電池的前景可謂一片大好。
首款搭載比亞迪刀片電池的漢EV即將上市，工況下的續航里程已經達到了605公里，車企業也在與比亞迪進行電池方面的相關合作。
除了重慶弗迪，比亞迪目前在深圳、西安、青海、長沙和貴陽均設有電池工廠，同時在深圳寶龍、深圳坑梓、惠州和上海也設有弗迪電池研發基地。
按照比亞迪的整體規劃，到2020年底弗迪電池產能將達到65GWh，2021年和2022年包括“刀片電池”在內的總產能分別達到75GWh和100GWh。
“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。”李雲飛説。
比亞迪也表示，未來或將進一步擴大刀片電池工廠產能，繼續新建和改擴建現有工廠。