今年3月29日，比亚迪推出了新一代自研的磷酸铁锂电池——“刀片电池”，宣称能够克服传统磷酸铁锂电池能量密度低的劣势，改变行业对三元锂电池的依赖。发布会不仅公布了刀片电池的续航里程达到了三元锂电池的同等水平，更顺利通过了令后者望而生畏的针刺测试。在动力电池界，通过这一安全测试的难度堪比登顶珠穆朗玛峰。

这次发布会后，业内对刀片电池存在好奇与质疑：刀片电池是如何生产出来？刀片电池是否真的能够重新定义电动汽车安全标准？

带着这些疑问，连线新能源受邀参加弗迪电池（比亚迪旗下的独立子品牌）在重庆工厂举行了一场工厂探秘活动，此次活动邀请了百余位媒体人、行业专家进行实地参观，见证刀片电池背后的超级工厂。

 6月4日，一场以“登峰造极”为主题的工厂探秘活动在弗迪电池重庆工厂举行，100多位媒体人、行业专家实地参观，刀片电池背后的超级工厂也得以揭开了神秘面纱

刀片电池安不安全，扎了就知道

在参观超级工厂之前，我们现场观摩了刀片电池针刺试验，本次针刺试验选取对象分别为长96厘米、宽9厘米、高1.35厘米、电量为443wh的刀片电池以及带电量与刀片电池一致的市面上常见的三元锂电池，

针刺测试对电芯来说，绝对算得上是最严苛的测试方法。此次试验过程，是在GB / T 31485 -2015标准下进行的:

1、单体蓄电池按照企业提供的充电方法进行充电（1C+0.2C）

2、用φ5 mm的耐高温钢针（针尖的圆锥度45°，以25mm/s的速度垂直方向贯穿）

三元锂电池在钢针穿刺电池的一瞬间，随即出现爆裂喷火燃烧，伴随有白烟出现，并发出巨大声响。

比亚迪刀片电池就是在重庆工厂下线的，在测试中，电芯温和内短，现场并无明火，也没有白烟。

根据实验结果，三元电池针刺测试针刺点最高温度达到809℃，短路瞬间起火失控；而刀片电池针刺点最高温度只有34.1℃。对比十分明显！从针刺试验的结果来看，刀片电池确实在这种极端内短境况下，拥有更好的安全性，搭载刀片电池与普通三元锂电池相比，显然逃生时间更充裕。

“国家标准要求为乘员预留安全逃生时间必须是5分钟，比亚迪也参与了该标准的讨论，5分钟是对所有品牌的强制要求，比亚迪此前建议预留安全逃生时间为20分钟”，比亚迪汽车销售公司副总经理李云飞在回答媒体提问时也表示，刀片电池的内部短路比较温和，如果大面积搭载在新能源车上，会更好地打消消费者在安全方面的顾虑。

为何比亚迪刀片电池能有如此良好的安全性能？

超级安全的刀片电池

“超级安全”是刀片电池最大的特点，对此，有着动力电池安全试验界“珠穆朗玛峰”之称的针刺测试，已经为其盖章。

就正极材料本身的特性而言，磷酸铁锂的热稳定性优于三元材料，其放热启动温度高、放热慢、产热少、材料在分解过程中不释放氧气不易起火。

三元材料从200℃左右开始分解，而磷酸铁锂从500℃左右材开始分解；三元材料的放热速率远大于磷酸铁锂，容易产生剧烈的热失控；三元的总放热量远大于磷酸铁锂。

另外，叠片工艺本身，也能够加强隔膜的防护性，进一步减少热量的聚集，对于减少热失控也有助攻。

针对刀片电池的各种测试，除了上面的针刺试验外，面对挤压、300℃加热和2.6倍过充等严苛测试，刀片电池的表现均为不起火，不爆炸。

比亚迪非常关注整个系统的安全，他们从七重维度、四个层级和五大方面保证刀片电池的安全。

基于复杂工况，全生命周期的安全测试验证，比亚迪刀片电池测试体系覆盖面远高于现行国标的要求。

刀片电池的6S超级性能

除了“超级安全”外，刀片电池还具有“超级强度”、“超级续航”、“超级低温”、“超级寿命”、“超级功率”的超级性能及“6S”的技术理念。

2、超级强度

刀片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，形成类似蜂窝铝板的结构。由于电池的去模组和无梁化结构，大大提升了电池包的强度，使之成为一个刚性整体。使其电池包能够能够承受80赫兹的振动强度、60g碰撞加速度、800kN的挤压强度和445kN的抗压强度（相当于45吨卡车）。

3、超级续航

刀片电池可以直接固定在电池包边框上，让电池本身也变成结构件，直接成为支撑电池包的梁。这样，既解决了固定的问题，也解决了强度的问题，比亚迪对电池包结构、模组进行了优化和升级，将刀片电池体积利用率提升了50%以上，续航里程达到了三元电池同等水平。

“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。

现在刀片电池电池包的能量密度是140Wh/kg，而未来通过材料的创新升级，能提升到160Wh/kg、170 Wh/kg，装载刀片电池的车型续航可达到700到800公里。如果充电基础设施完备，消费者将就会没有里程焦虑，那么磷酸铁锂已足够使用。

4、超级低温

无论是牙克石的零下35度，还是吐鲁番的55度高温，比亚迪都有做相关测试。事实证明，保温棉、保温材料和热管理，比亚迪的刀片电池都能时刻保持最佳状态。

通过测试，低温高电量的充电功率下，刀片电池高于三元电池。在零下10℃的环境下，从0％-100%的充电时间，而811三元电池为98分钟，刀片电池为110分钟，系统整体差距仅为10%。

而低温低电量的充电功率下，刀片电池虽低于三元电池，但可以满足需求。

刀片电池低温放电能力可以维持在常温的90%，低温下的放电功率刀片电池依然优于三元电池。汉EV在牙克石的冬测中，全程开暖风的情况下，续航仍可达到400km。

弗迪电池副总经理孙华军解释，解决低温性能，主要通过两个途径。一是在材料层面，采用纳米化的磷酸铁锂。这是业界常见的解决方案。一般认为，纳米化减小了材料粒径，从而缩短锂离子的迁移路径，改善功率性能。

5、超级寿命

在寿命方面，业界主流看法磷酸铁锂要好过三元。孙华军拿磷酸铁锂和三元811电池对比，优势更加明显。磷酸铁锂可以在5000个充放循环后，容量保持在80%以上，而三元811电池在2000次左右，就衰减到了80%。

而刀片电池的存储寿命和循环寿命均优于三元电池，可以保证长的8年甚至更长时间的使用，50万公里甚至100万公里更长里程的使用。

这因为刀片电池的材料结构和稳定性更好，循环寿命折算里程数远远大于整车使用年限要求。

6、超级功率

目前刀片电池用33分钟就可以将电量从10%充到80%，基本上满足绝大部分快充的需求。

而刀片电池在放电功率上，其瞬间最大功率可达363kW（约500马力），可以支持汉3.9秒的百公里加速。

超级性能的刀片电池是怎么生产出来的

受邀媒体还参观了刀片电池配料、涂布、辊压、焊接、注液、检测等多个工序，刀片电池更多生产细节曝光，其多个环节实现了高自动化、高精度。

而生产刀片电池最大的难点和亮点，主要集中在“八大工艺”。

苛刻的环境控制

在电池生产过程中，空气洁净度与电池品质高度相关。空气中包括粉尘、金属颗粒和水分，都可以说是电池安全之敌。首要的又是粉尘控制，粉尘如果带入电池，可能导致电池内部短路，甚至隔膜的刺穿，以及自放电等问题。

“刀片电池在生产环境上的要求就极为苛刻。” 弗迪电池公司副总经理孙华军表示，为了最大程度降低电池的短路率，比亚迪提出了粉尘分级管控概念，在一些关键工序上，能够做到一立方米空间内，5微米（相当于头发丝1/20粗细）的颗粒不超过29个，这与液晶屏生产车间的标准不相上下。

配料系统

采用先进的全自动混料系统，将活性物质、纳米导电材料、溶剂、粘结剂，按照预设的比例自动进行混合，形成均匀稳定的点击浆料。设备的全自动化具备一键启动功能，精度达到0.2%以内，还能实现在线自动称重和粘度检测。

宽幅涂布和辊压 

刀片电池长96厘米，也就需要大概这么长的极片，涂布和辊压工艺，都必须支持这个宽度。

生产过程中可双面同时涂布，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。

在120厘米的宽度下，极片中间部分受力不如两侧，可能厚度会比两侧高。为此，弗迪工厂的辊压机还采用了弯缸工艺，对轧辊进行平行度校正，以确保辊压后的极片厚度一致性。

高速叠片

相对于卷绕电芯来说，叠片电芯的好处多多，但是就一条，工艺难。首先，极片分切精度和一致性要很高；其次，堆叠时对齐精度要很高；第三，基于前两者，一般来说叠片效率要低于卷绕。

比亚迪的叠片效率目前业界最高，达到0.3s/pcs的水平，已经基本达到了与卷绕工艺效率平衡的临界点。

高速叠片方案完美实现了刀片电池长尺寸、高精度、高效率的叠片工艺。

更重要的是，这一重要工艺所使用的叠片机，完全由比亚迪自研自造，再加上自家生产的磷酸铁锂电池在电芯成本上也具有优势，因此比亚迪就手握刀片电池、或者说叠片工艺电池整个生产链条闭环，在成本、性能、安全性三个维度求得了平衡。

“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。

只可惜叠片技术是比亚迪刀片电池核心中的核心，以至于此次参观的所有人都没能亲眼见到这一机密，而只能根据工作人员的介绍去理解、去想象。

装配工序

采用比亚迪自主研发制造的全自动装配设备，自动输送结构件并实现精准定位，经 绝缘、焊接、入壳、密封等工序组装成电芯。检测及定位精度在±0.05mm，装配偏差＜±0.5mm，可实现0.2mm超薄铝壳的焊接，在线检测还可对电池关键信息进行追溯。

烘烤工序

采用接触式隧道烤箱对电池进行烘烤除水，保证电芯注液前的内部水含量达到要求， 以保障后期电池的电性能的稳定。采用高效节能的接触式加热手段，可以将水分控制在0.01%以下，温度均匀，波动≤0.5℃。

加压注液

此工序采用比亚迪自主研发的整体加压式注液系统，真空负压及罐体加压方式，将泵入杯 体中的电解液充分注入电芯并快速完成吸收过程。专利太空舱式加压注液技术实现注液浸润同步进行，让电解液充分吸收。注液精度高，注液量偏差≤+/-0.5‰。

检测系统

根据不同生产工艺，自动将组盘后电池通过滚筒线、提升机或堆垛机送入不同库位 或不同设备，自动完成化成，充放电，分容，自放电等后段的工艺操作。我们看到，这道工序完全实现了全自动化，无需人工干预，漏检率为0，保证电池更安全。

此外，孙华军还表示，为了实现电池生产的自动化数字化，每个电池都有一个ID二维码，可以追溯到它经过的每一个生产设备、时间点、原材料，也能从原材料追溯到电池产品，实现正向反向的全追溯。

每一块刀片电池的诞生，都源自对工匠精神的不懈追求，事实上刀片电池的工艺和程序，还来源于工业4.0级别的制造、管理系统。

总体而言，刀片电池工厂是达到工业4.0级别的制造、管理系统，在品控体系上符合IATF16949&VDA6.3标准。IATF16949国际汽车工作组的质量管理体系，VDA则是德国汽车工业联合会制定的德国汽车工业质量标准。

这个大部分由比亚迪自行设计、开发的电池生产线，体现出比亚迪近18年电池研发生产的经验，也处处体现出车用动力电池的标准。

弗迪将视比亚迪汽车自身需求和其他客户需求决定刀片电池投产进度。

所谓积累，是比亚迪做了18年磷酸铁锂电池，最近的12年间，不断往长条形结构发展，长宽比从3.5到3.8，最终达到10.6、狭长如刀片的电池设计。刀片，不是一天变长的。

在过去的18年中，比亚迪将相同体积下的电芯容量提升了70%。同时电池的结构也发生了巨大的变化，将以往电池内部浪费的空间利用了起来，电池的长宽比从3.8提升到了10.6。

不过，自设计到诞生，比亚迪也花了一年半时间，包括先做计算仿真，通过专家技术评审，经过手板样件、模具样件、OTS样件、小批量试制样件四轮验证测试，才最终批量生产。

在刀片电池专利中，刀片电池长度可以在600—2000mm之间。他强调，比亚迪申请专利中提及的产品，都是能够量产的。孙华军还说，“实际上内部也有1米3的方案，可以无缝替换。”

他也强调，电芯尺寸也不会太多，“我们新的刀片电池工厂的话，可能会基于不同的尺寸的需求去投建。因为整个工艺技术大家都打通的，所以相对比较容易一点。”

目前磷酸铁锂刀片电池的能量密度已经有望支持NEDC续航里程800km，基本可以满足乘用车的需求。但如果未来市场有NEDC续航里程1000km以上的需求，不排除会继续开发三元材料的刀片电池。

位于重庆璧山区的弗迪电池工厂是目前刀片电池唯一的生产基地，工厂总投资100亿元，规划年产能达20GWH。自2019年2月开工，到2020年3月刀片电池正式推出，仅1年时间就从一片空地变身为一个拥有精益化、自动化、信息化制造管理系统的世界级工厂。

按比亚迪的规划，那么，至今年年底，比亚迪重庆璧山工厂的产能将达到10GWh。但由于市场需求大，“我们将快速增加两条电池生产线，这座超级工厂到今年年底的产能可达到13GWh。”孙华军透露。

此外，在比亚迪是整体产能规划上，至2019年年底，比亚迪已投产产能为40GWh，预计2020年年底达到65GWh，至2022年则达到100GWh。

2020年开年，在电池领域，比亚迪大动作不断：宣布成立5家弗迪系公司、“刀片电池”量产、与丰田成立合资公司……同时，比亚迪电池外供之路有了较为明显的拓展，而主打“安全牌”的刀片电池有望加速这一过程。

“我们作为动力电池供应商，目前不方便披露具体信息，一切都以车企方面的信息为准。”李云飞进一步指出，“我们也还在和好几家国际品牌车企洽谈，进度有快有慢，定点搭载也会有前有后。相信在2021年下半年开始，大家就会在市场上看到更多国际知名品牌车型选用比亚迪刀片电池。”

李云飞说，“刀片电池推出后，相信不仅是比亚迪，包括整个行业的产品结构占比都会有调整。”

今年5月，比亚迪半导体公司宣布完成A轮19亿元融资，这标志着该板块独立上市进程又进一步。而比亚迪电池板块目前也在寻找机会上市，相信在刀片电池的推动下，比亚迪电池板块的上市会很快启动。