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璧山造“刀片电池”正式量产下线
——探访比亚迪“刀片电池”首发工厂和目前唯一生产基地
2020-04-17
来源:

工人正在操作自动化设备进行原料配送

工人正在负极生产线上操作收卷工序

智能化辗压设备正在运行

负极生产自动化涂布设备正在运行

  未来,电动汽车的普及很大程度上取决于电池技术的进步,电池的性能必须满足续航力、充电时间、功率输出、可靠性、耐久性、安全性等一系列客户要求。近日,比亚迪推出的“刀片电池”正式在璧量产下线,在业内和市场上引起较大反响。而比亚迪旗下的重庆弗迪锂电池有限公司(以下简称“重庆弗迪”),作为“刀片电池”的首发工厂和目前唯一的生产基地,也受到广泛关注。

  所谓“刀片电池”,其实就是比亚迪开发的新一代磷酸铁锂电池,形状既长且薄,如同刀片,在空间利用率上提升了50%。据了解,首款搭载“刀片电池”的比亚迪“汉”纯电动车型综合工况下的续航里程可达605公里。

  这样特别的电池,到底是怎么生产出来的?日前,记者来到位于璧山高新区内的重庆弗迪进行揭秘。

  严格控制精度

  公差比血小板直径还小

  4月10日,在重庆弗迪生产基地,“刀片电池”负极生产线正在高速运转,石墨和一些辅料先被混合搅拌成浆料,再涂布到铜箔上。铜箔以每分钟70米的速度展开,经过涂布后送往烤箱烘干,再进行辊压。虽然生产线正在高速运转,但较远处看上去又像是静止的,除非将眼睛凑到设备前仔细观看。

  重庆弗迪总经理钟盛介绍,这种反差形成的原因是生产设备在动平衡、震动等涉及精度的控制方面,已经达到了肉眼几乎无法察觉的水平。这里的生产精度是公差正负1微米,比一粒血小板的直径还小。

  正是高水准的生产精度控制,帮助“刀片电池”实现电池包内电芯的高度一致性。在钟盛看来,“刀片电池”制造方面最大的难度在于,每个电芯都要求几乎没有差异,以保证“刀片电池”在安全性和能量密度方面的优异表现。“这种精度控制,对我们生产环境以及自动化、智能化等方面,都是全新的挑战。”

  例如,“刀片电池”非常长,通过测算,如果设备出现一度的角度偏差,就会造成生产上出现一点几毫米的位移偏差。对于“刀片电池”来说,能允许的公差只能以微米来计算,绝对不允许到毫米这个级别。

  面对种种技术难题,比亚迪的工程团队进行了长期的攻关。由于全行业都没有现成的设备和工艺方案,比亚迪投入了巨大的人力物力,在过去的两年中根据产品的需要来进行设备设计、制造和验证。如今,比亚迪“刀片电池”的绝大部分生产设备,例如叠片、装配、电池包PACK等全部都是自主设计制造,并有专门工厂负责整套装备生产。

  人体不能触碰

  生产过程全部实现自动化智能化

  “刀片电池”的负极车间,全部都处于一个巨大的“玻璃房子”里,整个生产过程都实现了全密封。据车间现场负责人介绍,电池生产最怕两种东西:一是金属碎屑等异物或粉尘,二是水。因此,生产线前端的粉料混合搅拌环节,都是通过管道输送,整个车间按照万级洁净室标准设置,相当于医疗级水平。

  此外,这里对水分控制的要求也非常高,多台除湿设备联合工作,保持了一个接近于无水的干燥环境。记者注意到,整个生产线上看不到几个工人。从原材料来料,到成品下线全都是自动完成,任何环节都没有“人手直接参与”。

  车间负责人表示,整个电池生产已全部实现自动化和智能化,工人只能操作设备机器,同时对数据进行分析,绝对不能用手碰产品或半成品,以免对电池质量造成任何可能的影响。

  钟盛介绍,“刀片电池”生产线参照工业4.0标准,对所有的生产过程进行了全维度监控。“任意一块电池,它用的哪一批原材料,哪台设备生产的,生产过程各参数情况,后来装到哪一台车上面,都通过大数据来进行记录和分析。”

  安全性高技术性强

  今年计划产能10GWh

  “刀片电池”的最大亮点,莫过于在针刺实验中表现出的高安全性。在重庆弗迪相关负责人看来,“刀片电池”作为磷酸铁锂电池的一种,本身材料安全性较高。此外,“刀片电池”中加入了一些特殊的设计,包括无模组化以及电流切断装置等。电池包里还有液冷系统和排烟系统,在电池发热时进行排烟和降温,同时在低温状态下也能够帮助电池升温。

  在生产方面,“刀片电池”通过结构创新,在成组时可以跳过“模组”,采用了新的叠片工艺,加上热压压实,大幅提高了体积利用率,最终达成在同样的空间内装入更多电芯的设计目标。传统的电池包空间利用率只有40%,但“刀片电池”的体积利用率提升了50%以上,也就是说续航里程可提升50%以上,达到了高能量密度三元锂电池的同等水平。

  重庆弗迪“刀片电池”今年的计划产能为10GWh。有业内人士分析指出,在能量密度方面三元聚合物锂电池具有一定优势,但在安全性等方面,“刀片电池”有优势,随着钴等三元电池材料稀缺和成本上涨,“刀片电池”的优势还将进一步凸显。

  比亚迪公司董事局主席兼总裁王传福表示,“刀片电池”的到来将倒逼整个新能源汽车作出改变,让汽车行业进入良性发展的快车道。同时,刀片电池还将改变行业对三元电池的依赖,将动力电池的技术路线回归正道,并重新定义新能源汽车的安全标准,也就是说比亚迪将用 “刀片电池”捍卫安全底线。

(记者 熊浩 文/图)


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