【有車以後 技術】6月1日，我受邀到比亞迪位於重慶的刀片電池工廠參觀，現場觀看了三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池的針刺測試，也參觀了比亞迪刀片電池的生產線。這刷新了我對比亞迪動力電池的認知。
關於針刺測試
前一陣子，因比亞迪刀片電池針刺測試引發的關於電動汽車動力電池安全性的爭論鬧得沸沸揚揚。在討論這個問題之前，我們先來看看這個針刺測試。
針刺測試的方法很簡單，用一根鋼針刺穿電芯，引起電芯內部短路，看電池是否會熱失控（起火、爆炸）。
三元鋰電池：鋼針插入的瞬間便發生膨脹，緊接着就發生爆燃，速度非常快，燃燒非常劇烈。形象一點説，比快餐店高壓煤氣爐的燃燒劇烈10倍不止！顯然，這種爆燃如果發生在車上，乘員的逃生時間真的很短。
刀片電池：比亞迪的刀片電池本質上是磷酸鐵鋰電池，鋼針插入後，可以看到電芯的鋁殼有輕微膨脹，然後又恢復正常，後面就跟沒事一樣，而且之後的1個小時都沒有什麼情況。
通過對比測試不難看出，比亞迪的磷酸鐵鋰刀片電池在被針刺時的確超淡定，甚至温度也只是略微上升。跟瞬間爆燃的三元電池相比，安全性有着天壤之別。
回到前面關於針刺測試的爭論，作為三元鋰電池龍頭的寧德時代認為：針刺測試沒有必要，國際標準裏面也沒有強制要求做這個測試；電池安全不是看電芯，而是看電池包，只要電池包安全性到位就可以了。換句話説就是隻要把電池包外殼做得足夠結實，電池管理做到位就是安全的，別糾結電芯是否扛得住針刺。而比亞迪則認為：只有電芯到電池包的安全性都高，電動車的安全性才能更高，而且電芯的安全性是電動車安全的基礎。
以上兩種觀點，我認同後者。理由很簡單，電芯安全 電池包安全等於雙保險，即便極端情況下電芯被擠壓、刺穿發生短路也不會發生自燃難道不是更香嗎？最近關於電動汽車自燃的事故屢見不鮮，這些自燃的原因不一，但本質上都是電芯不夠安全導致的。
為何刀片電池更安全？
按照比亞迪工程師的解釋，刀片電池之所以安全主要有兩個原因：
1、 磷酸鐵鋰電池的材料決定的。
這其中涉及的材料化學理論我們就不深究了，簡單説就是磷酸鐵鋰電池裏面的材料比三元材料更加穩定，而且電芯內部短路時不會產生氧，不會助燃。
2、 刀片電池的特殊結構導致的。
這一點比亞迪的工程師沒有細説，按我的理解：刀片電池做得比較薄，電芯裏面的極片層數比較少，被刺穿或者被擠壓的時候短路產生的能量（熱量）比較小。這就解釋了為何常規方塊磷酸鐵鋰電池被刺穿時會冒煙（温度較高），但刀片電池被刺穿時幾乎沒反應。
除了安全，刀片電池還有什麼優點？
事實上，比亞迪刀片電池的安全性主要還是磷酸鐵鋰這個材料決定的，而刀片電池這種結構形式更突出的優點其實是能量密度。
磷酸鐵鋰電池穩定性好、安全性高這個大家都知道，但能量密度低也是公認的。這就意味着同樣重量或者同樣體積的電池包，用磷酸鐵鋰電池能裝下的電量比較少，續航里程不高。要提高電池包的能量密度，提高電池包的空間利用率是一個重要渠道。也就是説讓同樣大小的電池包裝下更多的電芯就可以裝更多的電。傳統動力電池是把電芯做成模組，再由模組組成電池包，空間利用率只有40%左右，而採用刀片電池結構後，取消了模組，直接由電芯做成電池包，空間利用率提升到60%。體積能量密度自然大幅提高，這也是比亞迪漢能突破600公里續航的主要原因。
當然，刀片電池屬於磷酸鐵鋰電池，它的循環壽命也有優勢。其循環壽命可以做到5000次，遠高於三元鋰電池的2000多次。簡單説就是這個電池更耐用，壽命更長。
為何只有比亞迪造出刀片電池？
既然刀片電池這麼好，為何其他電池廠家不出，就比亞迪有呢？經過這次工廠參觀以及跟工程師們的溝通，我想我找到了原因：
1、比亞迪有動力去推刀片電池
前些年因為能量密度低得不到國家補貼，比亞迪不得不轉向三元電池，導致多年以來在磷酸鐵鋰電池領域的優勢喪失。但作為磷酸鐵鋰電池的龍頭，而且磷酸鐵鋰電池在安全性上有明顯優勢，比亞迪一直都想回歸磷酸鐵鋰這條路線。
2、比亞迪有技術研發刀片電池
早在2003年宣佈跨界生產汽車之前，比亞迪就已經開始了汽車動力電池的研發。作為全球比較早研究動力鋰電池的企業，比亞迪在該領域有着雄厚的技術積累。
3、比亞迪有能力生產刀片電池
在我看來，這是最關鍵的一點。刀片電池長達1米左右，從極片製造到切片、疊片工藝，再到電芯的焊接封裝都對製造技術提出了非常高的要求。據瞭解，目前其他動力電池企業都無法生產這種寬幅極片，連生產需要的相關設備、生產線都沒地方能採購。而比亞迪作為一個產業鏈完善的工業集團，直接自行設計、建造了刀片電池的生產線。
普通人可能不理解這條生產線的技術含量，來聽聽比亞迪電池專家孫華軍的説法：
“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，在國際上我們都屬於首創。這種疊片採用的是比亞迪完全獨立自主開發的設備和裁切方案，這是其他任何人想抄都抄不來的。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，確保寬尺寸極片厚度的一致性……”
這些數據不理解沒關係，總之就是很厲害了。這次去重慶工廠看完之後，的確刷新了我對比亞迪的認知，沒想到它不僅能造車、造電池，它還能造出生產電池的高科技生產線。也正是比亞迪這種全產業鏈的能力，讓它輕鬆實現了刀片電池的批量化生產，而且產能可以快速爬升。要知道，重慶這個刀片電池工廠，2019年2月開工，2020年3月刀片電池就下線了，到2021年產能可以達到12GWh，2022年底可以達到20GWh的設計產能。另外，貴陽和長沙也各有一個20GWh的工廠在規劃建設中。
寫在最後
近期頻繁曝光的電動汽車自燃事件，把電動汽車安全性的話題推到了風口浪尖，這個時候比亞迪推出主打安全的刀片電池可真是踩準了時機。據悉，除了比亞迪自己的新車將搭載刀片電池，還有不少汽車廠家也在跟比亞迪談電池供應，預計很快就會有更多車型加入刀片電池的陣營。不出意外，磷酸鐵鋰刀片電池將打破三元鋰電池在乘用電動車領域一統江湖的格局。