鉅大鋰電 | 點擊量:0次 | 2020年06月28日
揭秘刀片電池廠,為何要采取微米級防塵標準?
自從三月二十九日比亞迪正式推出刀片電池以來,有關“一根鋼針能不能決定電池安全”“動力鋰電池發(fā)展路線會不會發(fā)生變化”等一系列原本只局限于行業(yè)內部的話題突然變得廣受關注,比亞迪與寧德時代之間的“口水戰(zhàn)”也讓許多普通消費者也開始對我國動力鋰電池的未來發(fā)展出現(xiàn)了興趣。就在最近,比亞迪首次揭開了位于重慶璧山區(qū)的弗迪電池重慶廠的神秘面紗。
作為目前刀片電池唯一的生產基地,弗迪電池重慶廠總投資100億元,2019年二月開工,2020年三月刀片電池成功量產,其中只用了短短的一年時間。按照規(guī)劃,該廠共將建設8條動力鋰電池生產線,購置相關設備958臺套,采用領先的全自動化鋰電生產工藝,生產動力鋰電池電芯、模組等核心產品并發(fā)展相關配套產業(yè),建成后將形成年產動力鋰電池20GWh能力(2020年的計劃產量為10GWh)。
所謂刀片電池,指的是將長96厘米、寬9厘米、高1.35厘米的單體電池,通過陣列的方式排布在一起,就像“刀片”相同插入到電池包里面,在成組時跳過模組和梁,減少了冗余零部件后,形成類似蜂窩鋁板的結構等等——刀片電池通過一系列的結構創(chuàng)新,實現(xiàn)了電池的超級強度的同時,電池包的安全性能大幅提升,體積利用率也提升了50%以上。
除了安全性意外,刀片電池33分鐘可將電量從10%充到80%、支持漢EV的3.9秒百公里加速、循環(huán)充放電3000次以上可行駛120萬公里,以及超出業(yè)內想象的低溫性能等數(shù)據(jù)表現(xiàn),也奠定了其全方位“碾壓”三元鋰離子電池的優(yōu)勢所在。
要指出的是,刀片電池的先進性不僅體現(xiàn)在工藝革新方面,在材料體系方面的升級也有目共睹。在材料方面,比亞迪刀片電池除了正極材料體系全面回歸磷酸鐵鋰之外,其隔膜也將“嘗鮮”采用干法三層共擠隔膜。其優(yōu)勢在于:
1)無需涂覆陶瓷等材料涂層,減輕了電池的重量及厚度;
2)具有強度更高、安全性更好的優(yōu)點;
3)具有明顯的電導率提升效果。
有業(yè)內人士指出,刀片電池采用三層共擠隔膜,不僅可以通過應用更薄的膜,能夠提升能量密度;另一方面,隨著電芯變大,MD、TD拉伸強度要求會更高,用三層共擠隔膜風險會更低,良品率也會有所提升。此外,在裝配和制造過程中,電池性能也更加有保障。
不過,有分析指出,由于三層共擠隔膜有著很高的技術門檻,成本也較高,所以比亞迪也在尋求更優(yōu)的性價比方法,包括新型干法涂膜方法等等。
正因為技術門檻高,刀片電池在生產環(huán)境上的要求十分苛刻,為了最大程度降低電池的短路率,弗迪電池重慶廠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(頭發(fā)絲1/20粗細)的顆粒不超過29個,這達到了與液晶屏生產車間相同的標準。
大概有朋友不清楚液晶屏車間的標準吧?以國內液晶屏自主品牌“頭部”廠家——京東方(BOE)為例,其生產車間全部采用機械自動化,整個環(huán)境恒溫恒濕,所有人員進入車間都必須穿戴防塵鞋帽和防塵服,并接受防塵程序(可以想象一下電影里的防化流程),其防塵標準已經(jīng)達到了手術室的標準。
在確保了合適的生產環(huán)境之后,弗迪電池重慶廠通過全自動化生產,一站式全流程設計了配料、涂布、輥壓、分切、疊片、裝配、注液、封口、化成、分容等一系列生產環(huán)節(jié)(即八大工藝),大大提升了產品的一致性和生產效率。
例如,在疊片工藝中,該廠能夠將近1米長的極片,能夠實現(xiàn)公差控制在±0.3mm以內、單片疊片效率在0.3s/pcs的精度和速度,這在國際上也屬于首創(chuàng);配料系統(tǒng)的精度在0.2%以內;雙面同時涂布,涂布最大寬度達1300mm、單位面積涂敷重量偏差小于1%;1200mm超大幅寬的輥壓速度可達120m/min,厚度控制2μm以內,確保寬尺寸極片厚度的一致性。
另有分析指出,刀片電池為了實現(xiàn)超薄扁長形的電芯結構,在制造工藝上要進行很大的顛覆,這也是弗迪電池廠采用了許多自主設計的設備的原因。而隨著搭載三層共擠隔膜技術的磷酸鐵鋰離子電池的漢EV等車型不斷上市,也意味著新能源汽車廠商開始轉向市場化導向,這對磷酸鋰離子電池、新型干法涂膜等新技術的降本增效助益良多,有望推動新能源汽車產業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
業(yè)界普遍認為,隨著補貼加速退坡和市場競爭加劇,磷酸鐵鋰離子電池憑借低成本和高安全優(yōu)勢在乘用車領域逐漸回暖,獲得了越來越多主機廠的關注,有助于提升磷酸鐵鋰離子電池在乘用車領域的市場占比。
“比亞迪對市場的發(fā)展有自己的判斷,除自身需求以外,隨著電池零部件對外放開,有很多品牌找我們洽談,刀片電池未來有很大的上升空間?!北葋喌掀囦N售有限公司副總經(jīng)理李云飛透露,未來幾年比亞迪的大改款車型都有望搭載刀片電池,“我相信,在2021年下半年到2022年,大家會看到更多國際知名品牌的車型,逐漸選用比亞迪的刀片電池?!?/p>