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弗迪电池:“刀片电池”破解空间利用率难题

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图片图为弗迪电池“刀片电池”生产线

谈到“山城”重庆,你脑海中会浮现出什么?是洪崖洞、是火锅,还是会漂移的重庆出租车?若你与记者同行此次重庆调研,或许从此便多了一份重庆记忆——“刀片电池”。

坐落于璧山区的重庆弗迪电池工厂,是比亚迪“刀片电池”的首发地,也是全国最大“刀片电池”的生产基地。

探秘“刀片电池”真容

弗迪电池是比亚迪集团立足新能源产业,顺应市场发展而“孕育”出的独立主体,深耕电池领域20余载,在电池领域具备100%自主研发、设计和生产能力,产品覆盖消费类3C电池、动力电池及储能电池、梯次利用等领域;在新材料、新技术研究领域,已完成众多项科研成果的研发及产业化,应用领域涉及IT、汽车、新能源、轻轨交通等。

进入工厂大门,弗迪电池相关工作人员首先为记者介绍了“弗迪”二字的由来:“弗迪二字取自于《诗经·大雅·桑柔》,寓意着遇此良人,踏实精进。”

“整个璧山园区目前占地1500亩,总投资180亿元,分为一期和二期。整个一期有8条生产线,满产能可以达到20个GWh,二期总共有6条生产线,满产能可以达到15GWh。两期项目满产后,年产能达35GWh,年产值逾300亿元。”弗迪电池工作人员向《中国电子报》记者介绍道。

那诞生于此的“刀片电池”究竟长什么样子呢?记者也是第一次见到了它的真容。“刀片电池”全称刀片形磷酸铁锂电池,形状既长又薄,并且能够像“刀片”一样插入电池包里面,故而得名。当记者把长度960mm、厚度13.5mm、注液后重2.6kg的p96刀片电池电芯样品拿在手里时,感受到的是它的轻盈和冰凉。

工作人员还向记者介绍了当红车型比亚迪汉EV的电池包:“它总共由178片刀片电池组成,底部第一层150片,第二层28片,续满电池包只需要78.4度电,并且在行驶12万公里或者满充满放300至500次过后,电池饱和度依然能够达到90%以上。不管是从外部压力还是内部结构来讲,我们的刀片电池都非常稳定和可靠。”

“在刀片电池的生产过程中,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,配料系统的精度在0.2%以内,1200mm超大幅宽的辊压速度可达120m/min,厚度控制2μm以内,并且刀片电池绝大多数的生产设备都是我们自主研发的。”工作人员向记者补充道。

“刀片电池具有超级安全、超级强度、超级续航、超级功率、超级寿命等优势。”重庆弗迪锂电池有限公司总经理田维浩在采访中表示,“刀片电池”在制造过程中面临的最大挑战在于要求每个电芯都几乎没有差别,这样才能保证生产出来的“刀片电池”在安全性和能量密度方面没有问题。这种精度的控制,对工厂的生产环境以及自动化、智能化等方面来说都是全新的挑战。

“我们有数以百计的机器人,遍布生产车间、工序、条线的高精度传感器,还有符合标准的品控体系,这些实现了工厂的自动化、信息化和智能化,也让‘刀片电池’的生产更高效、更稳定。”田维浩补充道。

破解“空间利用率”难题

1994年比亚迪白手起家,2008年成为全球最大的充电电池制造商,被誉为“电池大王”。推出全球第一款量产插电式混合动力车F3DM后,从此踏上引领和推动新能源变革的征程。

但因为当时比亚迪规模小,电动车也不被看好,产业缺乏配套,没有人敢一起“冒险”。零部件供应商要么不合作,要么报天价,找寻合作伙伴的过程中,试错的成本极高。比亚迪只能自力更生,垂直整合,除了轮胎和玻璃,所有的零部件都只能自己做。

后来,新能源汽车的产业链、供应链才逐步完善并逐渐精细,为比亚迪提供了开放的市场条件,也为“刀片电池”的诞生奠定了基础。

记者了解到,刀片电池的诞生其实是源于一个空间利用率的难题。由于汽车内部的空间非常有限,所以设计师会尽可能为消费者创造更多车内空间,来提升舒适度。但同时,这也压缩了动力电池的空间。为了在有限的空间内布置更多的电池,提高车辆的能量密度和续航里程,工程师们沿着“去掉模组和梁,革新空间利用率”的思路,将电芯本身既作为发电能量体,又作为承重结构件,通过一系列努力最终制作出了刀片形状的电芯。

2020年3月29日,“刀片电池”正式“出鞘”,其顺利通过“针刺穿透测试”的完整视频也首次对外公布。重庆弗迪电池工厂在一年时间内从一片空地变身为一座拥有精细化、自动化、信息化制造管理系统的超级工厂。

比亚迪品牌及公关处总经理助理罗昊对《中国电子报》记者表示:“‘针刺穿透测试’是行业内公认的对电池电芯安全性最为严苛的检测手段,在动力电池界难度堪比登顶珠穆朗玛峰,可以模拟电池贯穿极度危险情况下的整车安全。”

“刀片电池”最大的亮点,是在测试中表现出的高安全性。在田维浩看来,“刀片电池”作为磷酸铁锂电池的一种,本身安全性就比较高。此外,“刀片电池”中还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等,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,为了更好地支持无模组化设计,重庆弗迪电池还采用了新的叠片工艺,加上热压压实,进一步提升了电池包的空间利用率,直接提高了“刀片电池”的结构强度。

填补“动力电池”空白

“刀片电池”的发展,得益于重庆政府的大力扶持。近年来,重庆璧山聚焦新经济、新业态,坚持以产聚人、以人兴城,“产城人”融合发展。实施“千亿集群、百亿链主、亿元规上、万家创新”四大产业培育工程,加快打造千亿级智能网联新能源汽车产业集群,助推璧山制造业实现高质量发展。

“璧山政府推动实体经济发展,以科技产业化为导向,通过加大领军企业培育力度,助力我司成长为‘百亿链主’企业。加快创新人才集聚,‘科技创新25条’‘人才政策十条’等政策营造了良好的科技创新氛围。”田维浩说道。

而重庆弗迪电池工厂,也为新能源汽车产业链的发展和创新注入了强大动力。重庆市经信委相关负责人表示:“重庆布局新能源产业多年,一直积极完善全产业链。重庆弗迪电池工厂的落户投用,填补了动力电池领域的空白。”

田维浩表示,未来重庆弗迪电池工厂将继续发挥领先技术优势,承担更多社会责任,为中国新能源汽车产业的创新发展添砖加瓦。

责任编辑:赵强


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