新能源电池市场迎来“新玩家” 刀片电池能掀起多大波澜?

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  • 来源:金凤凰

在年初的中国电动汽车百人会上,比亚迪董事长王传福首次提出了刀片电池这个概念,并宣布将于2020年3月首次量产,迅速引起行业人士的讨论。

大家主要的质疑是,属于磷酸铁锂电池的“刀片电池”如何突破能量密度这一短板?毕竟,安全性稍弱但能量密度高、续航长的三元锂电池早就已经完胜磷酸铁锂电池,广泛用于电动车领域。

好奇与期待也随之而来,如果刀片电池真能又安全、又续航长,将有望带来动力电池领域的变革。

3月份,比亚迪举行了刀片电池的线上发布会;疫情过后,6月初比亚迪又迅速组织媒体去位于重庆的刀片电池工厂参观,进一步揭开刀片电池的真面目。据悉首款搭载“刀片电池”的车型比亚迪旗舰车型“汉”计划在6月上市,这也是全球首款搭载华为5G技术量产车型。

01 何为刀片电池?

所谓刀片电池,其实就是形状比较长而薄的磷酸铁锂电池——长96厘米、宽9厘米、高1.35厘米的单体电池,通过阵列的方式排布在一起,就像“刀片”一样插入到电池包里面。

一般的动力电池包装是这样的,单体电池封装成电池模组,然后将电池模组封装成电池Pack,也就是“电池组”。刀片电池的独特之处在于,把中间的电池模组去掉,直接由单个电池组成电池组。

也就是说,刀片电池的创新并非化学材料上的创新,而是通过一系列的结构创新,将电池体积的利用率提升了50%以上。这样就能大大增加电池组的蓄能,进而提高电动车的续航能力。

“首款搭载刀片电池的车型比亚迪汉EV,综合工况下的续航里程已经达到了605公里。”比亚迪汽车销售副总经理李云飞表示。此外,刀片电池33分钟可将电量从10%充到80%、支持汉3.9秒百公里加速、循环充放电3000次以上可行驶120万公里。

这样的能力,颇有赶超三元锂电池之势。再加上磷酸铁锂电池的安全性稍微要好一些,现场的工作人员拿着钢针模拟了一项对电池的常规测试,在针刺情况下,三元电池刺进去的0.5秒以内就发生剧烈的放热反应,而刀片电池只是温度升高冒烟,没有发生起火的现象。

因此,刀片电池的诞生,源于对动力电池能量密度和安全性方面的双重追求。

电池安全问题一直都是新能源汽车行业被诟病的点,时不时就爆出车爆炸、冒烟的消息。根据国家市场监管总局数据,2019年中国电动汽车自燃事件频发,平均每个月发生2起,涉及国内外诸多汽车品牌。

“电动车与生俱来就有一个缺陷,那就是一旦电池着火很难扑灭。“一位行业专家曾谈到,电池着火一般都是因为受到尖锐物刺激以及强烈的挤压,是从电池内部向外发生爆炸,瞬间产生高温,对于乘客而言,在这种极端情况下,很难逃离现场。而燃油车燃烧、爆炸有一定的时间间隔,燃料泄漏出来后,遇到高温或明火才会自燃。

尽管从安全性上来讲,磷酸铁锂电池比三元锂电池有优势,但由于能量密度不及三元锂电池,过去几年很多乘用车企业陷入了对动力电池能量密度的非理性追求,磷酸铁锂电池在上一波与三元锂电池的路线之争中,还是败下阵来。

基于对安全的极度重视,即便是在前几年三元锂电池被广泛推崇的市场环境下,比亚迪也从未放弃对磷酸铁锂电池的再研发。据了解,刀片电池的概念是在2018年被提出,由200多人的开发团队不断制样和验证,才在2年间完成了量产。

比亚迪之所以要快速量产、大力推广刀片电池,除了解决了磷酸铁锂电池上的续航短板后极大提升了其竞争力,还有一个原因可能是,刀片电池本身是结构创新,这对于三元锂电池而言同样适用。

“三元电池和磷酸铁锂两个体系,是各有优缺点,三元电池做成‘刀片电池’可能体积密度更高,可能7、8百公里都够。“弗迪电池副总经理兼深圳上海开发中心总监孙华军谈到。

02 刀片电池能掀起多大波澜?

比亚迪已经做好了将刀片电池带到全球市场的准备。

生产端,比亚迪已决定扩大重庆弗迪电池工厂的“刀片电池”生产线,将从目前年产能6GWh扩充至今年年底13GWh,至2022年,比亚迪六大动力电池生产基地的年总产能将达到100GWh。

中国汽车动力电池产业创新联盟公布的数据显示,2019年,我国动力电池产量累计为 85.4GWh,同比累计增长21%。其中,三元电池产量累计55.1GWh,占总产量的64.6%,同比累计增长40.8%;磷酸铁锂电池产量累计为27.7GWh,占总产量的32.4%,同比累计下降1.2%。

可见,如果比亚迪能顺利实现其在刀片电池产能扩张上的野心,不光将扭转磷酸铁锂电池的下降趋势,还将给动力电池市场格局带来不小的改变。

这里就不得不提到比亚迪的电池自动化生产车间。

孙华军介绍,刀片电池在生产环境上的要求就极为苛刻。比如为了最大程度降低电池的短路率,粉尘管控要苛刻到一立方米空间内,5微米(头发丝1/20粗细)的颗粒不超过29个,几乎达到了与液晶屏生产车间相同的标准。此外,还要控制温度、湿度等。

在这样一个有着世界级标准的工厂,随处可见自动化、精益化和信息化。

比如刀片电池的生产过程主要有八大工艺——配料、涂布、辊压、叠片、装配、烘烤、注液、检测。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%......

涂布工序

套壳工序

装配工序

“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,在国际上我们都属于首创。这种叠片采用的是比亚迪完全独立自主开发的设备和裁切方案,这是其他任何人想抄都抄不来的。”孙华军说。

在应用端,首款搭载“刀片电池”的车型,即比亚迪旗舰车型“汉”计划在6月上市。

搭载了刀片电池的3款EV车型售价区间为24~28万元,其中两款超长续航版车型的NEDC续航里程超过600KM,刀片电池带来的安全优势、价格优势、续航优势成为“汉”的吸睛亮点。

刀片电池后续将用于哪些车型暂时未知,但其进一步开放使用是一定的,早在3月份的发布会上,王传福就已公布刀片电池后续会面向国内、国外市场进行外售。

这其实和比亚迪之前成立“弗迪系”五大公司(弗迪电池、弗迪动力、弗迪视觉、弗迪模具、弗迪科技)的战略一脉相承,分立的子公司将进一步加快新能源汽车核心零部件开放共享,扩展全球销售。其中弗迪电池将负责“刀片电池”的生产与销售,也是本次媒体探访的主办方。

“今天,几乎你能想到的所有汽车品牌都在和我们探讨基于‘刀片电池’技术的合作方案。”比亚迪副总裁、弗迪电池有限公司董事长何龙谈到。

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