探秘弗迪电池重庆工厂，揭开刀片电池背后的故事

有趣且信息丰富，易于解读汽车行业

在1997年之前，汽油动力汽车的强劲动力和较低能耗之间的矛盾几乎无法解决。当时，在汽车市场上，美国和日产主要推广大排量自吸，而德国公司则开始走涡轮增压路线。从石油危机阴影中走出来的汽车公司忘记了过去的痛苦，忽视了基于性能的燃油经济性，直到丰田双引擎的出现。

这种新型混合动力通过发动机和电动机的联合作用，将强劲的动力和低能耗结合在一起。从普锐斯开始，卡罗拉、凯美瑞、雷克萨斯等一系列双引擎汽车让丰田一战成名，也因此打开了本田乃至更多世界级车企追求低能耗的大门。

纵观当前新能源市场，动力电池的能量密度与安全性之间的矛盾，就像燃油车的动力与油耗之间的矛盾一样。在过去的几年里，由于政策偏见和消费者偏好，高能量密度理论越来越普遍。在这方面具有突出优势的三元锂电池的出货量迅速增加，但随之而来的是自燃事故的高发。

今年3月，比亚迪刀片电池上市，比亚迪表示：

刀片电池的体积能量密度将比传统的铁锂电池提高50%，显著提高其安全性。与丰田的双引擎一样，刀片电池的出现有很大的潜力改变动力电池的世界格局。

近日，天涯君前往比亚迪位于重庆的福迪电池超级工厂，了解刀片电池背后的故事。

为什么我们需要制造刀片电池？

为什么要爬？因为那座山就在那里。

和乔治·马洛里一样，对于比亚迪来说，彻底解决电动汽车的安全问题是他心中的珠穆朗玛峰。所以从一开始，比亚迪就确立了在安全方面具有天然优势的磷酸铁锂作为其核心研发方向。

早在2002年，比亚迪就开始了LFP磷酸铁锂电池的研发，并于2008年在全球率先将动力电池引入纯电动汽车e6和双模F3DM，这在业界尚属首例；

即使在随后的几年里，在高能量密度三元锂电池广受推崇的市场环境下，比亚迪也从未放弃对磷酸铁锂电池的再开发。

正是因为如此，18年的技术突破和12年的结构创新使比亚迪在动力电池的纵横比、体积利用率等核心技术上取得了重大进展。可以说，刀片电池的出现是比亚迪坚定不移地将“安全”放在首位、取得自然成果的结果。

另一方面，它也受到政策和市场的驱动。

在中国市场，动力电池技术路线的选择一直与政策息息相关。自2012年政府在新能源汽车产业规划中出台明确的电池能量密度指标以来，在当时的技术条件下，几乎已经决定三元电池将全面压制磷酸铁锂。

然而，近年来，三元锂电池引发的电动车火灾、自燃、爆炸等事件一再发生，令人担忧，一再挑战消费者的心理底线。数据显示，搭载三元锂电池的电动汽车事故率高达88.9%。市场和新能源车企再次引发了对磷酸铁锂的兴趣。

刀片式电池的核心优势是什么？

在500℃的温度下，磷酸铁锂材料的结构非常稳定，但三元锂材料在200℃左右分解，化学反应更激烈，释放出氧分子，更容易造成热量损失和失控，”福迪电池公司副总经理孙华军说。

很明显，由磷酸铁锂制成的刀片电池的核心优势是安全性。在参观电池工厂期间，工程师们还现场演示了电池领域所有安全测试中最严格、最前沿的性能测试——针头测试。

它模拟了当电池内部通过金属针发生短路时电池的性能，而电池芯内部的短路也是导致电动汽车自燃的主要因素。从实验中我们可以看到，在钢针刺穿电池的那一刻，三元锂电池立即爆裂燃烧，并伴有白烟。温度传感器显示电池长时间保持在600-700℃的高温下；

比亚迪磷酸铁锂刀片电池在随后的测试中，现场没有明火或白烟，穿刺表面温度仅为30-60℃。

三元锂电池针刺试验结果

刀片电池击穿测试结果

除了安全性，结构创新也为刀片电池带来了一系列优势。

与过去使用“电池模块整包”组装模式组装电池组不同，刀片电池的“刀片”式允许它们通过阵列排列并直接插入电池组。这项技术与宁德时代的CTP（300750，古霸）类似，但宁德时代CTP将小模块集成到大模块中，而刀片电池则完全消除了模块环节。

这样做有两大好处：一方面，减少电池组模块中的冗余部件可以适当减轻电动汽车的重量，从而在一定程度上提高电动汽车的操控性能，降低能耗。

另一方面，磷酸铁锂过去最大的缺点是单位质量能量密度低。通过结构创新，可以将电池组的体积利用率提高50%以上。也就是说，对于相同尺寸的电池组，刀片电池可以组装更多的电池，以避免以前的缺点。

因此，比亚迪首款搭载刀片电池的车型汉EV的综合续航里程为605公里，超过了目前绝大多数电动汽车，与小鹏P7和特斯拉model 3远程版一起，成为超一流的续航里程。

此外，在使用寿命方面也有优势。

以循环寿命为例，普通三元锂电池在大约1000至2000次充放电后会经历容量衰减，而刀片电池材料结构的高稳定性确保了它只在3000次循环后才会衰减。换算成公里，使用寿命约为8年120公里，完全可以满足家用汽车的日常使用。

刀片电池是如何制造的？

那么，如此强大的刀片电池是如何制造的呢？

答案就在重庆福地电池厂。从2019年2月开始，到2020年3月正式推出刀片电池，短短一年时间，一家拥有精益、自动化、信息化制造管理系统的世界级工厂诞生了。

如果从生产过程来看，与普通锂电池相比，刀片电池还需要经过配料、涂覆、轧制、层压、组装、烘焙、注液和测试等8个过程。然而，刀片电池可以做别人做不到的事情，自然也有他们的杀手级技能。

例如，恶劣的生产环境和条件。孙华军表示：

为了最大限度地降低电池的短路率，他们提出了粉尘分级控制的概念。在一些关键工艺中，可以在一立方米的空间内实现不超过29个5微米的颗粒，这符合与LCD屏幕生产车间相同的标准。这是刀片式电池高安全性的基础；

例如，制造工艺和精度达到了世界顶级水平：配料系统的精度在0.2%以内；双面同时施涂，最大宽度为1300mm，单位面积重量偏差小于1%；

1200mm超宽宽度的轧制速度可达120m/min，厚度控制在2μm以内，确保宽尺寸电极板厚度一致

不仅如此，在刀片电池生产之初，为了严格坚持核心技术，许多关键制造工艺都是比亚迪在没有引进国外技术的情况下自主研发的。我们是世界上第一家在±0.3mm公差范围内实现精度和速度控制的公司，对于近1米长的极片，单芯片堆叠效率为0.3s/pcs。这种类型的堆垛采用了比亚迪自主开发的设备和切割解决方案，其他人无法复制，”孙华军说。

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可以说，每一款刀片电池的诞生都源于比亚迪对完美的不懈追求。

总结

1997年丰田双引擎技术的出现不仅成就了自己，使其成为当时仅次于大众的世界第二大汽车集团，而且使双引擎的产品优势成为丰田和雷克萨斯最突出的产品标签；关键是双引擎的出现改变了这个行业。由此开始，本田i-MMD诞生，中国开始规划新能源弯道超车战略。奥迪和梅赛德斯-奔驰也布局了48V轻混技术，以减少陷入困境的能源消耗问题。

现在，把重点放在动力电池上。刀片电池的出现，凭借其在安全性和寿命方面的核心竞争力，再加上提高了能量密度和超低温充放电性能的结构和材料创新，使动力电池能够平衡安全性和能量密度，也使市场从增程转向安全第一思维。

也许几年后，刀片电池也将像丰田的双引擎一样改变世界。

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