探秘比亚迪刀片电池工厂

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探秘比亚迪刀片电池工厂

弗迪工厂刀片电池装配线

比亚迪刀片电池出世之后,引发无数关注。赞叹于它的性能之余,许多人都市疑惑,靠近1米长的电芯,能够批量生产吗? 

6月2日,《电动汽车观察家》受邀观光了比亚迪在重庆璧山的弗迪电池工厂,并和弗迪电池副总经理孙华军交流,了解了刀片电池生产的历程,及其未来的手艺偏向。 

这个由比亚迪大段自行设计、开发的电池生产线,体现出比亚迪近18年电池研发生产的履历,也到处体现出车用动力电池的尺度。璧山弗迪电池工厂年底现实产量有望到达8Gwh,据称都已经被预定。 

1、业界最快叠片速率

从重庆市中心向西驾车一个多小时,是近几年生长迅速的璧山区。它被重庆计划部门称作未来工业化和城镇化的主战场之一。璧山国家高新区,也是天下首批智能化试点树模工业园区。 

2018年8月,一个大项目落在了这里——璧山区与比亚迪签下了年产20GWh的动力电池产业项目。项目总投资人民币100亿元,主要包罗动力电池电芯、模组以及相关配套产业等焦点产物制造。

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资料泉源:弗迪电池

2019年2月22日,项目开工。一年之后,工厂建成投产。2020年3月,比亚迪通过一场在线公布会,将这个工厂的产物——刀片电池先容给了全天下关注电动汽车的人们。

刀片电池仍然是磷酸铁锂电池,然则其结构、规格都和以往大不相同。因此,比亚迪也为它全新设计了生产线。

我们的观光沿着电池生产流程走,基本工序并没有转变。然则每一个工序的品质控制能力、生产效率、高度自动化、数字化,体现出天下最先进动力电池工厂的追求。

突出的特点和工艺有几个: 

(1)环境控制 

在电池生产历程中,空气洁净度与电池品质高度相关。空气中包罗粉尘、金属颗粒和水分,都可以说是电池平安之敌。主要的又是粉尘控制,粉尘若是带入电池,可能导致电池内部短路,甚至隔膜的刺穿,以及自放电等问题。  

比亚迪为此对车间整体做了无尘设计,整体是万级尺度,要害工序到达了百级尺度。 

所谓百级尺度,孙华军先容说,一立方米空间内,5微米(头发丝1/20粗细)的颗粒不跨越29个,这到达了与液晶屏生产车间相同的尺度。 

(2)宽幅涂布和辊压 

刀片电池长96厘米,也就需要也许这么长的极片,涂布和辊压工艺,都必须支持这个宽度。 

弗迪工厂的涂布工艺,支持最大宽度达130厘米,同时照样双面同时涂布,单位面积涂敷重量误差小于1%。

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弗迪工厂宽幅涂布工艺

辊压工艺中,可以支持120厘米超大宽幅,辊压速率还能到达120m/min,厚度控制2μm以内,确保宽尺寸极片厚度的一致性。 

在120厘米的宽度下,极片中心部门受力不如两侧,可能厚度会比两侧高。为此,弗迪工厂的辊压机还接纳了弯缸工艺,对轧辊举行平行度校正,以确保辊压后的极片厚度一致性。 

(3)高速叠片

相对于卷绕电芯来说,叠片电芯的好处多多,然则就一条,工艺难。首先,极片分切精度和一致性要很高;其次,堆叠时对齐精度要很高;第三,基于前两者,一样平常来说叠片效率要低于卷绕。 

比亚迪此前的电池基本都是卷绕。但弗迪工厂的刀片电池,接纳的是叠片工艺,而且是比亚迪完全独立自主开发的装备和裁切方案。设计的叠片速率在0.3s/pcs,工厂的先容说,这是业界最高水平。惋惜观光环节不包罗叠片工序。

(4)加压注液

刀片电池这样一个狭长的大电芯,若何让电解液充实注入并吸收,也是挑战。比亚迪自主研发了太空舱加压注液手艺,先接纳真空负压将电池壳体内的空气排空,再用加压方式将电解液充实注入。 

总体而言,刀片电池工厂是到达工业4.0级其余制造、治理系统,在品控体系上相符IATF16949&VDA6.3尺度。IATF16949国际汽车工作组的质量治理体系,VDA则是德国汽车工业联合会制订的德国汽车工业质量尺度。刀片电池工厂虽然不说自己是车规级工厂,但各项要求都是对标汽车行业尺度的。 

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2、刀片的降生

这次刀片电池工厂的开放观光,也透露了刀片电池的降生经由。 

之以是把电池做长,是由于电池包体积能量密度提升的需求。“我们想要把电池包内部虚耗的空间行使起来。”孙华军说。

将电芯做大、做长,削减电芯数目,充实行使空间,是许多电池厂都能想到的改善方案。不外,要做到快要1米的长度,许多偕行不敢想。“他们基本上都以为1米的电池不太可能(做得出)。以是我以为这首先照样敢不敢想的问题。”孙华军说。

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刀片电池制品

比亚迪若何能实现?“我以为是基于连续的、执着的深耕,以及这种结构的手艺的积累。” 

所谓积累,是比亚迪做了18年磷酸铁锂电池,最近的12年间,不停往长条形结构生长,长宽比从3.5到3.8,最终到达10.6、狭长如刀片的电池设计。刀片,不是一天变长的。

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不外,自设计到降生,比亚迪也花了一年半时间,包罗先做盘算仿真,通过专家手艺评审,经由手板样件、模具样件、OTS样件、小批量试制样件四轮验证测试,才最终批量生产。

3、低温性能不弱于三元

在3月份的刀片电池公布会上,比亚迪主要讲述刀片电池的高平安性——能通过针刺测试,以及体积能量密度的大幅提升,使得搭载刀片电池的电动汽车续航里程也能突破600公里。 

不外,业界基于磷酸铁锂电池的特点,对刀片电池的低温性能,充电功率等都另有疑问。 

孙华军这次对刀片电池的性能做了周全剖析,提出超级平安、超级强度、超级续航、超级低温、超级寿命和超级功率六大特点。

平安、强度、续航在上次公布会已经披露了不少。刀片电池的低温、寿命和功率特征,比亚迪是首次披露。 

一样平常而言,业内普遍以为磷酸铁锂电池低温性能不如三元电池。然则,凭据孙华军先容,刀片电池在低温充电时间上比三元略长;充电功率方面,若是是高电量,磷酸铁锂优于三元,若是是低电量,磷酸铁锂不如三元,然则知足需求。

探秘比亚迪刀片电池工厂

低温放电方面,刀片电池即便是在-20℃,都还能放出90%的电量,但他没有提供和三元的对比。低温放电功率方面,磷酸铁锂优于三元。

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这样的显示应该说超出预期,缘故原由何在? 

孙华军注释,解决低温性能,主要两个途径。一是在质料层面,接纳纳米化的磷酸铁锂。 

这是业界常见的解决方案。一样平常以为,纳米化减小了质料粒径,从而缩短锂离子的迁徙路径,改善功率性能。 

另一个途径是系统层面,对电池包举行热治理。孙华军先容,刀片电池在结构上,底层有保温质料,上层有液冷的热治理系统,再上层另有保温棉。

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孙华军说,基于这一套热治理系统,在冬季实验历程中,电动汽车续航能力的显示非常好;夏日实验中,电池包温度的平均性,散热的能力,也是知足要求。“总体上,这样的一个结构,能够让我们的电池包顺应非常宽的温度局限。”

在寿命方面,业界主流看法磷酸铁锂要好过三元。孙华军拿磷酸铁锂和三元811电池对比,优势加倍显著。磷酸铁锂可以在5000个充放循环后,容量保持在80%以上,而三元811电池在2000次左右,就衰减到了80%。

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在功率方面,孙华军没有对比三元,而是先容说,刀片电池在33分钟内可以将从10%剩余电量充到80%。放电功率方面,比亚迪汉最大功率可以到达363kW,提供3.9秒的百公里加速能力。

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首款搭载刀片电池的车型比亚迪汉EV

凭据孙华军的形貌,以上性能,实在照样刀片电池1.0的水平。比亚迪还将推出升级产物。 

在磷酸铁锂的弱项——重量能量密度上,刀片电池还能再提升吗? 

孙华军先容,现在刀片电池电池包的能量密度是140Wh/kg,后面能提升到160Wh/kg、170 Wh/kg。 

会不会接纳刀片电池工艺生产三元电池呢?

孙华军以为,要看消费者的需求。若是续航600 公里、700公里的车推出了,同时充电基础设施完整了,消费者没有里程焦虑,那么磷酸铁锂就够用。若是消费者照样有更高的里程需求,可能就得去用三元。 

刀片电池长近1米,是否相符差别车企的电芯选型要求,也是业界疑问。孙华军示意,“这个尺寸首先是适用于我们第一代的产物。一旦这个产物的结构手艺被人人所接受,我们要去扩展很容易的。” 

在刀片电池专利中,刀片电池长度可以在600—2000mm之间。他强调,比亚迪申请专利中提及的产物,都是能够量产的。他还说,“现实上内部也有1米3的方案,可以无缝替换。” 

他也强调,电芯尺寸也不会太多,“我们新的刀片电池工厂的话,可能会基于差别的尺寸的需求去投建。由于整个工艺手艺人人都买通的,以是相对对照容易一点。” 

那么刀片电池这个结构手艺能否被人人接受呢?孙华军重复了此前王传福的话术:“险些你能想到的所有汽车品牌,都在和我们探讨基于刀片电池手艺的互助方案。” 

弗迪工厂的一名高层提供的更为确定的信息是,璧山工厂年底现实产量有望到达8Gwh,这些产能都已经被预定出去了。

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