揭秘比亚迪刀片电池工厂，安全性为何能做到全球领先？

【有车以后 技术】6月1日，我受邀到比亚迪位于重庆的刀片电池工厂参观，现场观看了三元锂电池和磷酸铁锂电池的针刺测试，也参观了比亚迪刀片电池的生产线。这刷新了我对比亚迪动力电池的认知。

关于针刺测试

前一阵子，因比亚迪刀片电池针刺测试引发的关于电动汽车动力电池安全性的争论闹得沸沸扬扬。在讨论这个问题之前，我们先来看看这个针刺测试。

针刺测试的方法很简单，用一根钢针刺穿电芯，引起电芯内部短路，看电池是否会热失控（起火、爆炸）。

三元锂电池：钢针插入的瞬间便发生膨胀，紧接着就发生爆燃，速度非常快，燃烧非常剧烈。形象一点说，比快餐店高压煤气炉的燃烧剧烈10倍不止！显然，这种爆燃如果发生在车上，乘员的逃生时间真的很短。

刀片电池：比亚迪的刀片电池本质上是磷酸铁锂电池，钢针插入后，可以看到电芯的铝壳有轻微膨胀，然后又恢复正常，后面就跟没事一样，而且之后的1个小时都没有什么情况。

通过对比测试不难看出，比亚迪的磷酸铁锂刀片电池在被针刺时的确超淡定，甚至温度也只是略微上升。跟瞬间爆燃的三元电池相比，安全性有着天壤之别。

回到前面关于针刺测试的争论，作为三元锂电池龙头的宁德时代认为：针刺测试没有必要，国际标准里面也没有强制要求做这个测试；电池安全不是看电芯，而是看电池包，只要电池包安全性到位就可以了。换句话说就是只要把电池包外壳做得足够结实，电池管理做到位就是安全的，别纠结电芯是否扛得住针刺。而比亚迪则认为：只有电芯到电池包的安全性都高，电动车的安全性才能更高，而且电芯的安全性是电动车安全的基础。

以上两种观点，我认同后者。理由很简单，电芯安全+电池包安全等于双保险，即便极端情况下电芯被挤压、刺穿发生短路也不会发生自燃难道不是更香吗？最近关于电动汽车自燃的事故屡见不鲜，这些自燃的原因不一，但本质上都是电芯不够安全导致的。

为何刀片电池更安全？

按照比亚迪工程师的解释，刀片电池之所以安全主要有两个原因：

1、 磷酸铁锂电池的材料决定的。

这其中涉及的材料化学理论我们就不深究了，简单说就是磷酸铁锂电池里面的材料比三元材料更加稳定，而且电芯内部短路时不会产生氧，不会助燃。

2、 刀片电池的特殊结构导致的。

这一点比亚迪的工程师没有细说，按我的理解：刀片电池做得比较薄，电芯里面的极片层数比较少，被刺穿或者被挤压的时候短路产生的能量（热量）比较小。这就解释了为何常规方块磷酸铁锂电池被刺穿时会冒烟（温度较高），但刀片电池被刺穿时几乎没反应。

除了安全，刀片电池还有什么优点？

事实上，比亚迪刀片电池的安全性主要还是磷酸铁锂这个材料决定的，而刀片电池这种结构形式更突出的优点其实是能量密度。

磷酸铁锂电池稳定性好、安全性高这个大家都知道，但能量密度低也是公认的。这就意味着同样重量或者同样体积的电池包，用磷酸铁锂电池能装下的电量比较少，续航里程不高。要提高电池包的能量密度，提高电池包的空间利用率是一个重要渠道。也就是说让同样大小的电池包装下更多的电芯就可以装更多的电。传统动力电池是把电芯做成模组，再由模组组成电池包，空间利用率只有40%左右，而采用刀片电池结构后，取消了模组，直接由电芯做成电池包，空间利用率提升到60%。体积能量密度自然大幅提高，这也是比亚迪汉能突破600公里续航的主要原因。

当然，刀片电池属于磷酸铁锂电池，它的循环寿命也有优势。其循环寿命可以做到5000次，远高于三元锂电池的2000多次。简单说就是这个电池更耐用，寿命更长。

为何只有比亚迪造出刀片电池？

既然刀片电池这么好，为何其他电池厂家不出，就比亚迪有呢？经过这次工厂参观以及跟工程师们的沟通，我想我找到了原因：

1、比亚迪有动力去推刀片电池

前些年因为能量密度低得不到国家补贴，比亚迪不得不转向三元电池，导致多年以来在磷酸铁锂电池领域的优势丧失。但作为磷酸铁锂电池的龙头，而且磷酸铁锂电池在安全性上有明显优势，比亚迪一直都想回归磷酸铁锂这条路线。

2、比亚迪有技术研发刀片电池

早在2003年宣布跨界生产汽车之前，比亚迪就已经开始了汽车动力电池的研发。作为全球比较早研究动力锂电池的企业，比亚迪在该领域有着雄厚的技术积累。

3、比亚迪有能力生产刀片电池

在我看来，这是最关键的一点。刀片电池长达1米左右，从极片制造到切片、叠片工艺，再到电芯的焊接封装都对制造技术提出了非常高的要求。据了解，目前其他动力电池企业都无法生产这种宽幅极片，连生产需要的相关设备、生产线都没地方能采购。而比亚迪作为一个产业链完善的工业集团，直接自行设计、建造了刀片电池的生产线。

普通人可能不理解这条生产线的技术含量，来听听比亚迪电池专家孙华军的说法：

“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。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世界顶尖水平。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……”

这些数据不理解没关系，总之就是很厉害了。这次去重庆工厂看完之后，的确刷新了我对比亚迪的认知，没想到它不仅能造车、造电池，它还能造出生产电池的高科技生产线。也正是比亚迪这种全产业链的能力，让它轻松实现了刀片电池的批量化生产，而且产能可以快速爬升。要知道，重庆这个刀片电池工厂，2019年2月开工，2020年3月刀片电池就下线了，到2021年产能可以达到12GWh，2022年底可以达到20GWh的设计产能。另外，贵阳和长沙也各有一个20GWh的工厂在规划建设中。

写在最后

近期频繁曝光的电动汽车自燃事件，把电动汽车安全性的话题推到了风口浪尖，这个时候比亚迪推出主打安全的刀片电池可真是踩准了时机。据悉，除了比亚迪自己的新车将搭载刀片电池，还有不少汽车厂家也在跟比亚迪谈电池供应，预计很快就会有更多车型加入刀片电池的阵营。不出意外，磷酸铁锂刀片电池将打破三元锂电池在乘用电动车领域一统江湖的格局。