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行动代号:佩刀 比亚迪宣布纯电全系标配刀片电池

  • 原创
  • 作者: 梁倨铭
  • 2021-04-08 10:34

易车原创 4月7日,比亚迪在重庆发布了4款“新车”,秦PLUS EV宋PLUS EV唐EV和e2,这些新车均搭载最新的刀片电池,即磷酸铁锂电池,价格覆盖10-30万元区间。下面就围绕刀片电池这个主题,给大家剖析一下为什么要推广普及刀片电池,好处有哪些?(全文约2700字,阅读难度3颗星,约7分钟读完)

在4月7日重庆的发布会现场,正式宣布:从即日起,旗下全系纯电动车型,开始全面搭载刀片电池,并全面启用针刺测试作为企业标准。

2021款唐EV新车上市

秦PLUS EV新车上市

宋PLUS EV新车上市

2021款e2新车上市

2021款及2021款 e2四款纯电车型全面切换搭载刀片电池上市发布。其中2021款综合补贴后价格为27.95万元-31.48万元,综合补贴后价格为12.98万元-16.68万元,综合补贴后价格为16.98万元-18.68万元,2021款e2综合补贴后价格为9.98万元-11.58万元。

自此,王朝系列和e网的纯电动车型全面切换刀片电池,各车型可满足10-30万元购车预算的消费人群。

刀片电池

自2020年3月29日,正式发布了刀片电池,公布其续航里程达到了三元锂电池的同等水平,更顺利通过了动力电池界令人望而生畏的“针刺测试”,刀片电池的知名度大增,关注电动车的消费者都听过它,并对其产生好感和信任。

好感度就源自通过刀片电池解决了新能源汽车的电池安全问题,这里的问题是指动力电池的热失控、从而引起电池爆燃的问题。消费者买电动车最担心的就是它发生自燃事故以及其电池的耐久度出问题。

三种动力电池针刺对照测试结果

对比目前主流的纯电动车常用的两种电池,磷酸铁锂材料本身具有放热启动温度高、放热慢、产热少、材料在分解过程中不释放氧气、不易起火这几大优势。而三元锂电池天性热稳定性差、安全性差也是行业公认的事实。

比亚迪董事长王传福在发布会现场

“以安全为本源,才是动力电池产业可持续发展的保证。”董事长王传福在发布会谈到,“的刀片电池不止是能量体,还是结构件。”

三元锂电池与刀片电池

将磷酸铁锂材料做成长电芯的方案,电池单体形状又长又扁,其厚度不到2cm,宽度约为10cm,长度大于0.6m。它们看起来像是一片片刀片,就给予了它“刀片电池”的名字。

刀片电池穿刺试验

从电池的穿刺试验可以看到,刀片电池在5mm直径的钢针穿刺后,电池温度稳定在30-60℃,表面无浓烟无明火,而三元锂电池则会发生剧烈燃烧的现象,表面温度超过500℃,两者的安全性高下立见。

三元锂电池穿刺试验

起火的原因是,在500℃的温度下,磷酸铁锂材料结构都非常稳定,但三元锂材料在200℃左右就会发生分解,且化学反应较剧烈,会释放氧分子,更容易引发热失控。更何况纤薄的刀片电池在穿刺后,电池表面温度也不超过60℃,所以就更谈不上有明火或者爆燃了。

得益于通过CTP技术(Cell to Pack),将电芯直接矩阵排列到电池包,实现取消了模组这一步。长电芯的方案能极大提升电芯的成组效率,使得电池包壳体内部的空间利用率大大提升,也进一步保障了其具有足够的刚度与强度。

发布会现场我们还看到了一项新的电池强度测试——46吨重卡碾压测试。经过重卡碾压的刀片电池包完好,无漏液、无冒烟现象,但还能重新装回车上使用,再次刷新大家对刀片电池安全性的认知,刀片电池确实能起到一定的结构加强作用。

与三元锂电池相比,刀片电池能减除因电池安全和强度不够而增加的结构件,实现了电池具有高强度的同时,电池包的安全性能也得到提升,还有体积利用率也提升了50%以上,有助于电池包内容纳更多的刀片电池,从而达到主流三元锂电池同等的续航能力。

再来看大家关心的电池使用寿命问题。刀片电池相比三元锂电池具有一定优势,电池循环次数大幅度提升,刀片电池拥有超过100万公里的使用寿命,倍数级提升了整车的实用性。

比亚迪汉EV

加上刀片电池还具有较高充放电功率的优点,在提升车辆性能方面也有一定的帮助。譬如首款搭载刀片电池的车型汉EV,全车共178片刀片电池,瞬间最大功率可达363kW,相当于500Ps马力,0-100km/h加速仅3.9秒。

消费者还担心电动车在冬天使用会出现“续航打折”的问题。“无论是牙克石的零下35度,还是吐鲁番的55度高温,我们都有做安全测试”,弗迪电池工厂的工程师向我解释道,加持保温棉、保温材料和热管理技术,让刀片电池时刻保持最佳状态。

通过测试,低温高电量充电功率下,刀片电池高于三元电池。而低温低电量充电功率下,刀片电池低于三元电池,但可以满足正常需求。刀片电池低温放电能力可以维持在常温的90%,低温下的放电功率刀片电池依然优于三元电池。

综上所述,刀片电池有着高安全、高强度、长续航、超低温、寿长命以及大功率方面的优势,为纯电动车带来更优质的用车体验,当然值得大量推广使用。

位于重庆璧山区的弗迪电池工厂

带着这个问题,我走进位于重庆璧山的弗迪电池工厂,看到刀片电池的生产线,干净明亮的车间环境给人留下深刻印象。据介绍,刀片电池在生产环境上的要求就十分苛刻,譬如车间内保持恒温22℃,以保证为了最大程度降低电池的短路率,提出了一个粉尘分级管控的概念,在一些关键工序上,能够做到一立方米空间内,5微米(头发丝1/20粗细)的颗粒不超过29个,这达到了与液晶屏生产车间相同的标准。

还有对生产精确度的要求也很高。在将近1米长的极片,能够实现公差控制在±0.3mm以内、单片叠片效率在0.3s/pcs的精度和速度。这种叠片采用的是完全独立自主开发的设备和裁切方案,在国际上这都属于首创。

除叠片之外,刀片电池生产过程中的配料、涂布、辊压、检测等其他工艺都达到了业界较高的水平。例如,配料系统的精度在0.2%以内;双面同时涂布,涂布最大宽度达1300mm、单位面积涂敷重量偏差小于1%;1200mm超大幅宽的辊压速度可达120m/min,厚度控制2μm以内,确保宽尺寸极片厚度的一致性。

无人设备在刀片电池生产过程中广泛应用

为确保刀片电池生产高效、品质稳定,弗迪电池工厂内遍布了生产车间、工序、条线的高精度传感器,还有数以百计的机器人参与其中,加上符合IATF16949 & VDA6.3控制标准的品控体系等,使得厂房设备硬件的自动化率得到进一步提升,设备与设备之间实现了信息化,控制层面实现了智能化。

据悉,在重庆弗迪电池工厂已建成的一期工程拥有8条生产线,刀片电池日产量超过了10,000片,二期工程已是在建中。目前,在安徽蚌埠、湖南长沙和贵州贵阳均设有电池工厂,各拥有4条刀片电池生产线。按照的整体规划,加上惠州、青海、西安几个电池工厂,到2021 年和 2022 年包括“刀片电池”在内的总产能分别达到 75GWh 和 100GWh,以保证满足全系纯电动车型生产的供货量。

广汽埃安的弹匣电池

不久前,广汽埃安发布了新一代动力电池安全技术—弹匣电池系统安全技术(简称“弹匣电池”),并通过了中汽中心的针刺试验,业内首次实现了三元锂电池整包针刺不起火。也是继“刀片电池”后,另一个大幅提升电池整包安全性的技术。

弹匣电池的四大核心技术:一、超高耐热稳定的电芯;二、超强隔热的电池安全舱;三、极速降温的速冷系统;四、全时管控的第五代电池管理系统。

借助这几项技术,弹匣电池也能在穿刺试验中做到不起明火,与刀片电池一样。

刀片电池和弹匣电池,凭借各自的技术优势,都在电动车的电池安全性能上有更好的保障。刀片电池的推出使得在动力电池的成本方面预估能下降 20%-30%,以控制电池成本带动整车成本下降,对发展新能源车也有提升利润空间的可能。

只有刀片电池做到了提高电池安全性的同时,还降低了制造成本,一举两得。

总结:从消费者的角度看,购买电动车首先要考虑的是它要具有高安全性,再者就是新车续航能力强、购车成本低;自主研发的刀片电池正好具备了高安全、高强度、长寿命、强温控等优势,满足了消费者购车的基本需求。

随着新能源车型的发展,动力电池接下来进步的方向就是电池重量能量密度的进一步提升,相信在刀片电池的研发道路上,能保证电池安全性的同时,也会逐步提升电池的能量密度,以提升车辆的续航能力和动力性能。

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