現場看扎針更刺激?比亞迪刀片電池你要了解這些事

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網易汽車6月4日報導 如果評選2020年中國新能源熱點話題，刀片電池絕對會高票當選。

年初的電動汽車百人會論壇上，比亞迪董事長兼總裁王傳福首次披露正在研發刀片電池後，刀片這一概念開始迅速引爆汽車圈，甚至連帶刺激著比亞迪的股價一度大漲。

近日，我們參觀了比亞迪重慶弗迪工廠，這裡是刀片電池首發工廠和目前唯一的生產基地。由於保密原因，工廠內部的照片無法全部跟大家分享，我們可以從刀片電池近期熱點話題、材料特性、製造工藝，及比亞迪對刀片電池的技術規劃等角度跟大家聊聊比亞迪的這把刀。

刀片電池在哪生產？

刀片電池的家位於重慶。

目前，比亞迪旗下的重慶弗迪鋰電池有限公司，是刀片電池的首發工廠和唯一的生產基地。

比亞迪重慶弗迪生產基地在去年2月才動工建設，今年3月第一條生產線投產，從動工到投產只用了一年多，也再一次見證比亞迪速度。

按照規劃，比亞迪為重慶弗迪總投資100億元，計劃建設8條動力電池生產線。建成後這座工廠具備年產動力電池20GWh的能力，今年年底產能為12GWh。

除了重慶外，目前比亞迪還在國內其他城市規劃了刀片電池工廠，建成投產還需要等一段時間。

刀片電池有哪些特點？

了解新能源汽車的用戶都知道，傳統電動車的電池由電芯組成模組，再由模組組成電池包，由於存在大量結構件，整個電池包空間利用率只有40%左右。

而比亞迪刀片電池則將電池做成長條薄片，跳過模組環節直接由電芯組成電池包，在不改變正負極材料，僅改變單體形狀的提前下大大增加了電池電量。

簡單的說，空間利用率越高，體積比能量密度越大，反應到車上就是直接提升了車輛的續航能力。

舉個例子，原來400公裡續航的車，搭載刀片電池之後能夠直接增加200公裡續航。比亞迪旗下首款搭載刀片電池的漢EV綜合工況續航裡程為605公裡。

體驗了一把現場扎小針

除了體積能量密度帶來的續航提升，安全則是刀片電池另一大優勢。最近引爆吃瓜圈的針刺測試也是基於此來的。

早在今年3月份刀片電池線上發布會上，比亞迪就對外展示了刀片電池和普通磷酸鐵鋰電池及三元鋰電池的針刺測試對比視頻。

針刺測試是電池行業公認的最嚴苛的測試。

為電池單體做針刺測試的核心目的是為了模擬電池受到異物貫穿，電池發生內短路的情景。當然實際用車過程中出現這個場景的概率並不高。但針刺測試可以從某種角度驗證內短路後電池的安全性。

這種測試方法是將動力電池充滿電，用直徑為5-8mm 的耐高溫鋼針，以25±5mm/s 的速度，從垂直於電池極板幾何中心的方向貫穿電池，鋼針停留在電池中，觀察1小時，不起火、不爆炸才合格。

當時發布會的視頻顯示，刀片電池被刺穿時，結構完整穩定，未出現任何起火冒煙現象。而對比的三元鋰電池起火爆炸，普通形狀的磷酸鐵鋰電池無明火但冒煙了。三元鋰電池則起火爆炸，表面溫度高達500度。

王傳福在發布會上表示，刀片電池將把」自燃」這個詞從新能源汽車的字典裡徹底抹掉。

這次我們又在工廠的實驗室現場觀看了一次刀片電池對比三元鋰電池的針刺實驗。

這麼說吧，現場測試的衝擊力大大超出我們的預期。

實驗中三元鋰電池在穿刺幾秒鐘後發生爆炸起火，即便隔著防護玻璃，也能感受到爆炸聲帶來的衝擊力，用震撼這詞一點都不過分。

同等條件下，磷酸鐵鋰電池則在針刺後無爆炸無起火，直觀的結果是電池表面溫度逐漸上升，電芯電壓逐漸下降。

中國科學院院士歐陽明高曾表示，刀片電池具備磷酸鐵鋰電池放熱啟動溫度高、溫升慢、產熱少、分解不釋放氧氣等優勢，加上刀片電池電芯變長變薄，表面積也隨之增大，整體散熱性也更優秀。此外，電池發生短路的迴路比較長，產生的熱量會比較少，所以刀片電池針刺的表現非常完美。

除了磷酸鐵鋰本身較安全的材料屬性外，在結構和防護上比亞迪對刀片電池包整體裝車後也進行了重點設計。

刀片電池將單體電池拉長做薄，同時採用豎立排放的方式，本身就可以為電池包帶來高強度的側面支撐。而電池堆的上下兩面設計粘貼了蜂窩狀鋁板結構，可以更好的保護電池包。

目前多家車企正在和比亞迪探討刀片電池合作方案。比亞迪內部人士透露，明年會對國內一家自主品牌批量供貨，更多出貨在2022年-2023年啟動。

刀片電池不只有安全一張牌

弗迪副總經理孫華軍表示，刀片電池量產前比亞迪秘密籌劃了1.5-2年，最終在結構上做出了創新。相比傳統電池包，刀片電池整車電池包零件數量降低了40%，體積利用率增長50%。

對於刀片電池的優勢，孫華軍進一步表示，刀片電池在安全、強度、續航、低溫、壽命和功率6個層面都取得了業內領先的技術參數。

可以舉幾個例子。

安全不用說，材料屬性決定了磷酸鐵鋰安全性顯著優於三元鋰。

此外，比亞迪內部對刀片電池的測試標準也遠高於國標要求，例如，爐溫測試，國標要求為130度，刀片電池可以做到300度無起火、無爆炸，僅僅是冒煙。

過充測試，國標要求最大電壓為標準的1.5倍，而刀片電池可以做到2.6倍，僅冒煙，無起火，無爆炸。

熱擴散實驗，比亞迪漢EV電池包在強制引發熱失控前提下，最高溫度約為350度，臨近電池背面問題僅為80度，僅冒煙，無起火，無爆炸。

強度方面，漢EV電池包經歷過振動，模擬碰撞，擠壓和抗壓測試，振動模態80HZ以上，相當於實車120萬公裡模擬使用，電池包指標正常。最大擠壓100-800KN，電池包僅輕微變形未冒煙，未起火。

此外，在電池循環壽命方面，磷酸鐵鋰電池也比三元鋰有先天優勢。

在大家關心的低溫續航層面，比亞迪為漢EV的電池包上下覆蓋了保溫材料，並在中間設計了一整片與電池面積相同的熱管路，保障冬季電池內部溫度和續航。

孫華軍表示，以北京冬季為例，不開空調漢EV(NEDC605公裡版)續航可達到500公裡左右，開空調續航可以到400公裡。

當然實際表現如何，還得等到我們冬季實測後下結論。

低溫充電時間方面，刀片電池從0%充到100%與NCM811沒有太大差距。充電功率方面，低溫高電量下優於NCM，低溫低電量下低於NCM。

刀片電池最高續航還能提升多少？

對於刀片電池未來還有多大的潛力挖掘，孫華軍表示，2-3年內伴隨比亞迪對電化學體系進一步研究和性能提升，刀片電池電池包系統能量密度可由現在的140kw/kg提升到170kw/kg，以漢EV為例，搭載刀片電池後其最大續航裡程可提升到700-800km。

新國標為何取消針刺實驗？

前幾天針刺話題讓很多網友疑惑，新國標為何取消針刺實驗，是標準放水了？

今年5月12日，工信部組織制定的GB 18384-2020《電動汽車安全要求》、GB 38032-2020《電動客車安全要求》和GB 30381-2020《電動汽車用動力蓄電池安全要求》三項強制性國家標準發布，將於2021年1月1日起開始實施。

為何取消針刺測試，基於多方面考慮。

首先，最重要的原因是三元鋰電池通過難度大，客觀地說由於三元鋰電池因為材料活性高，達到分解溫度後還會釋放氧氣，進而會加速高溫作用下的連鎖熱失控。通過針刺測試的難度較大。寧德時代搭車的三元鋰電池過不了針刺，同樣量產搭車的比亞迪生產的三元鋰電池也過不了針刺。

並且，針刺這種情況只有極端條件下才會出現，概率太低也不具備普遍的意義。

由於新國標由推薦改為強制標準，如果定的門檻過高，也不利於行業中小企業發展。

其次，接軌國際標準，早期新能源汽車測試的內容主要借鑑參考消費電子領域鋰電池測試要求。但現在新能源汽車產銷過百萬，此技術內容需要與國際全面接軌，而電動汽車安全全球技術法規中沒有針刺測試這一項目，需要說明的是有些車企內部還是有針刺標準的。

最重要的是，新國標增加了電池系統熱擴散試驗，要求電池單體發生熱失控後，電池系統在5分鐘內不起火不爆炸，為乘員預留安全逃生時間。這條思路很明顯將電池研發測試的思路調整為整車系統層面。

刀片電池是如何生產出來的？

了解完刀片電池基本信息後，接來下進入生產製造環節。

眾所周知，電池生產對車間的粉塵、溫度和溼度三個指標要求非常高。重慶弗迪工廠的無塵級別為十級，局部可以到百級， 為了最大程度降低電池的短路率，比亞迪提出了一個粉塵分級管控的概念，在一些關鍵工序上，能夠做到一立方米空間內，5微米（頭髮絲1/20粗細）的顆粒不超過29個，達到了與液晶屏生產車間相同的標準。

為保證材料及設備的穩定，車間溫度需要控制在恆溫25度左右。車間整體溼度控制在1%以下，關鍵工序要求更為嚴格，相當於普通環境中水分的萬分之五。

與三元鋰電池生產類似，磷酸鐵鋰刀片電池生產過程分為八大步驟，分別是配料-塗布-輥壓-疊片-裝配-烘烤-注液-檢測。

與行業其他企業相比，比亞迪刀片電池製造中優勢是什麼呢？

這麼說吧，重慶弗迪刀片電池在某些關鍵數據、製造精度和效率上遠超行業同級水準。

比如，配料工藝中，刀片電池原料下料精度可以控制在0.2%以內，行業通常為0.3%。

塗布工藝中關鍵詞是快、寬、勻、準；

快：雙面塗布可實現70m/min的高速度。

寬：最大塗布寬度可達1300mm。

勻：單位面積噴塗重量偏差控制在1%以內。

準：塗布寬度尺寸偏差控制在0.5mm以內，行業普遍在1mm以內。

輥壓工藝中，刀片電池主輥寬度可以做到業界領先的1200mm，還能夠以130m/min高速運轉。此外，通過彎缸受力設計可以使輥壓後的塗層兩側厚度更均勻，塗層整體厚度誤差控制在2微米以內。

疊片工藝，受制於刀片電池長度原因，業內此前沒有此類成熟設備，比亞迪就自己研發了高速疊片機，可以實現0.3S/pcs效率，同時對齊公差可控制在正負0.3mm以內，這幾個參數在業內處於領先地位。

要知道目前業內做的比較好的蜂巢能源疊片效率可達0.6s/pcs，0.45s/pcs樣機正在開發中，規劃到2023年可以實現0.25s/pcs。

智能機器手臂在刀片電池生產過程中廣泛應用(官方圖)

裝配工藝，刀片電池裝配電芯單體的裝配偏差可控制在正負0.5mm以內，並可以實現在線監測，對電池關鍵信息溯源。

檢測工藝，設備可以自動完成化成、充放電、分容、自放電等過程，無需人工檢測，實現漏檢率為0。

總結一下，參觀完刀片電池的整個生產流程後，可以明顯感覺到比亞迪的刀片電池的優勢涵蓋、環境、電池工藝、系統製造、品控等多個環節，每個環節的優勢哪怕只比同行領先一點點，但匯集到系統層面，領先差距就更明顯了。

三元鋰電池能搞刀片嗎？

說到底刀片電池更多的是在結構上進行了創新，其他企業或三元鋰能不能也搞刀片電池？

理論上沒問題。

但比亞迪已經為刀片電池申請了367件專利，這些專利涵蓋材料優化、結構、工藝、電池管理和整車集成，環環相扣猶如形成了一個巨大的專利網，用比亞迪自己的話說，其他企業想繞過其中部分專利不難，但想系統性的繞過這張網很難。

磷酸鐵鋰和三元鋰路線之爭誰能贏？

誰能想到小小的一根鋼針，引發了2020年新能源行業的口水戰。

其實比亞迪和寧德時代作為新能源產業中為數不多的工程師企業，他們對各電池路線的優缺點很清楚，但架不住吃瓜群眾看熱鬧不怕事大的需求，再加上為了某種營銷的現實需求，有一批網友明顯在帶輿論節奏。

說到底針刺口水仗的核心依舊繞不開動力電池領域老話題：「磷酸鐵鋰好，還是三元鋰電池好」？

磷酸鐵鋰和三元鋰兩者特點鮮明，也各有優劣勢。

磷酸鐵鋰熱穩定性好，循環壽命和安全性優於三元鋰電池。

三元材料能量密度高，同等電量下可以大幅提升車輛續航，且低溫性能高於磷酸鐵鋰。

如果從電池核心的安全、能量密度、循環壽命、低溫性能四個維度來看的話，兩者打個2：2平手。

安全方面，磷酸鐵鋰要比三元鋰電池有先天優勢，這也是此次口水仗大家聚焦的關鍵點，也就是敢不敢讓我拿小針扎你一下試試。

但更現實的問題是，無論是磷酸鐵鋰還是三元鋰電池，只要著火了都很難撲滅。

雖然，電芯單體安全性固然是基礎和加分項，但實際使用過程中，磷酸鐵鋰和三元鋰電池的重中之重仍需要做好電池PACK系統和整車的安全。

而消費者購買和最終使用的是車輛，而非一堆電池單體。

如同參加考試一樣，整車安全才是代表綜合能力的總分。

電池測試跟高考很像，側重綜合能力的比拼，雖然有些特長生可以單項加分，但最終能否考上好大學看的還是總分，也就是整車安全。

電芯驗證，相當於各單科日常小考試，用來驗證一個學生基礎水平，模組的驗證，相當於期中考試。電池包驗證相當於期末考試，考驗一個學生年內學習的綜合水平。

而最終的整車測試就相當於高考，整車測試主要涵蓋碰撞安全、涉水與防水、環境（高低溫）適應測試等方面的檢測。

通過以上考試成功考上大學後就萬無一失了？

別忘了大學畢業後還需要進入社會大學歷練。也就是消費者購買車輛後，日常使用過程中發生的自燃事故，也得具體問題具體分析。

現階段行業對兩者競爭已經達成了一定共識，公交大巴等對安全要求第一位的商用車，及受購買預算影響較大的經濟性乘用車，將優先使用磷酸鐵鋰電池。

對購車預算不敏感，且需要保障續航能力的中高端車型，可以考慮使用高能量密度的三元鋰電池。

首款搭載比亞迪刀片電池的漢EV即將上市，近日在工信部第333批產品公告中，比亞迪申報了包括秦EV、秦Pro EV、宋Plus EV等多款搭載磷酸鐵鋰電池的車型，這表明越來越多的比亞迪純電動乘用車未來將陸續加入刀片電池的行列。

比亞迪對刀片電池的期望很高，不過市場的歸市場，刀片電池能否既叫好又叫座，還得消費者用銷量投票。

如果從更長遠的角度來看，磷酸鐵鋰和三元鋰電池或許只是過渡性的技術，兩者都不是最完美的動力電池種類。

未來一定會有四個維度(安全、能量密度、循環壽命、低溫性能)全部符合更高要求的新電池，例如固態電池之類的代替兩者，當然，這需要動力電池在原材料和化學體系上的突破。

磷酸鐵鋰和三元鋰之爭本身就具有一定的時代限制，別看今天兩者打的熱熱鬧鬧。可能用不了幾年就被雙雙拋棄，如同今天我們已經很少去爭論鉛酸電池和鎳氫電池誰更適合上車一樣。

至少現階段，提升了續航和低溫性能的磷酸鐵鋰刀片電池是個不錯的選擇。

此次參觀刀片電池工廠過程中，跟比亞迪工程師交流時，對方數次被問到針刺測試和寧德時代pk的「敏感」話題，他們表示磷酸鐵鋰和三元鋰各有優缺點。新能源汽車發展一定階段後，需要根據用戶和市場需求開發相應的材料體系，比亞迪和寧德時代都是業內領先的企業，雙方應該互相尊重，共同為中國新能源產業貢獻力量。

尊重友商，良性競爭才能更好的提高中國新能源電池的核心競爭力，不要忘了，松下、LG化學、三星SDI正在重啟中國市場。

本文來源：網易汽車 責任編輯：王銘_NA5955