今年3月29日，比亞迪推出了新一代自研的磷酸鐵鋰電池——“刀片電池”，宣稱能夠克服傳統磷酸鐵鋰電池能量密度低的劣勢，改變行業對三元鋰電池的依賴。發佈會不僅公佈了刀片電池的續航里程達到了三元鋰電池的同等水平，更順利通過了令後者望而生畏的針刺測試。在動力電池界，通過這一安全測試的難度堪比登頂珠穆朗瑪峯。

這次發佈會後，業內對刀片電池存在好奇與質疑：刀片電池是如何生產出來？刀片電池是否真的能夠重新定義電動汽車安全標準？

帶着這些疑問，連線新能源受邀參加弗迪電池（比亞迪旗下的獨立子品牌）在重慶工廠舉行了一場工廠探祕活動，此次活動邀請了百餘位媒體人、行業專家進行實地參觀，見證刀片電池背後的超級工廠。

 6月4日，一場以“登峯造極”爲主題的工廠探祕活動在弗迪電池重慶工廠舉行，100多位媒體人、行業專家實地參觀，刀片電池背後的超級工廠也得以揭開了神祕面紗

刀片電池安不安全，紮了就知道

在參觀超級工廠之前，我們現場觀摩了刀片電池針刺試驗，本次針刺試驗選取對象分別爲長96釐米、寬9釐米、高1.35釐米、電量爲443wh的刀片電池以及帶電量與刀片電池一致的市面上常見的三元鋰電池，

針刺測試對電芯來說，絕對算得上是最嚴苛的測試方法。此次試驗過程，是在GB / T 31485 -2015標準下進行的:

1、單體蓄電池按照企業提供的充電方法進行充電（1C+0.2C）

2、用φ5 mm的耐高溫鋼針（針尖的圓錐度45°，以25mm/s的速度垂直方向貫穿）

三元鋰電池在鋼針穿刺電池的一瞬間，隨即出現爆裂噴火燃燒，伴隨有白煙出現，併發出巨大聲響。

比亞迪刀片電池就是在重慶工廠下線的，在測試中，電芯溫和內短，現場並無明火，也沒有白煙。

根據實驗結果，三元電池針刺測試針刺點最高溫度達到809℃，短路瞬間起火失控；而刀片電池針刺點最高溫度只有34.1℃。對比十分明顯！從針刺試驗的結果來看，刀片電池確實在這種極端內短境況下，擁有更好的安全性，搭載刀片電池與普通三元鋰電池相比，顯然逃生時間更充裕。

“國家標準要求爲乘員預留安全逃生時間必須是5分鐘，比亞迪也參與了該標準的討論，5分鐘是對所有品牌的強制要求，比亞迪此前建議預留安全逃生時間爲20分鐘”，比亞迪汽車銷售公司副總經理李雲飛在回答媒體提問時也表示，刀片電池的內部短路比較溫和，如果大面積搭載在新能源車上，會更好地打消消費者在安全方面的顧慮。

爲何比亞迪刀片電池能有如此良好的安全性能？

超級安全的刀片電池

“超級安全”是刀片電池最大的特點，對此，有着動力電池安全試驗界“珠穆朗瑪峯”之稱的針刺測試，已經爲其蓋章。

就正極材料本身的特性而言，磷酸鐵鋰的熱穩定性優於三元材料，其放熱啓動溫度高、放熱慢、產熱少、材料在分解過程中不釋放氧氣不易起火。

三元材料從200℃左右開始分解，而磷酸鐵鋰從500℃左右材開始分解；三元材料的放熱速率遠大於磷酸鐵鋰，容易產生劇烈的熱失控；三元的總放熱量遠大於磷酸鐵鋰。

另外，疊片工藝本身，也能夠加強隔膜的防護性，進一步減少熱量的聚集，對於減少熱失控也有助攻。

針對刀片電池的各種測試，除了上面的針刺試驗外，面對擠壓、300℃加熱和2.6倍過充等嚴苛測試，刀片電池的表現均爲不起火，不爆炸。

比亞迪非常關注整個系統的安全，他們從七重維度、四個層級和五大方面保證刀片電池的安全。

基於複雜工況，全生命週期的安全測試驗證，比亞迪刀片電池測試體系覆蓋面遠高於現行國標的要求。

刀片電池的6S超級性能

除了“超級安全”外，刀片電池還具有“超級強度”、“超級續航”、“超級低溫”、“超級壽命”、“超級功率”的超級性能及“6S”的技術理念。

2、超級強度

刀片電池通過陣列的方式排布在一起，就像“刀片”一樣插入到電池包裏面，形成類似蜂窩鋁板的結構。由於電池的去模組和無樑化結構，大大提升了電池包的強度，使之成爲一個剛性整體。使其電池包能夠能夠承受80赫茲的振動強度、60g碰撞加速度、800kN的擠壓強度和445kN的抗壓強度（相當於45噸卡車）。

3、超級續航

刀片電池可以直接固定在電池包邊框上，讓電池本身也變成結構件，直接成爲支撐電池包的梁。這樣，既解決了固定的問題，也解決了強度的問題，比亞迪對電池包結構、模組進行了優化和升級，將刀片電池體積利用率提升了50%以上，續航里程達到了三元電池同等水平。

“首款搭載刀片電池的車型比亞迪漢EV，綜合工況下的續航里程已經達到了605公里。”比亞迪汽車銷售副總經理李雲飛表示。

現在刀片電池電池包的能量密度是140Wh/kg，而未來通過材料的創新升級，能提升到160Wh/kg、170 Wh/kg，裝載刀片電池的車型續航可達到700到800公里。如果充電基礎設施完備，消費者將就會沒有里程焦慮，那麼磷酸鐵鋰已足夠使用。

4、超級低溫

無論是牙克石的零下35度，還是吐魯番的55度高溫，比亞迪都有做相關測試。事實證明，保溫棉、保溫材料和熱管理，比亞迪的刀片電池都能時刻保持最佳狀態。

通過測試，低溫高電量的充電功率下，刀片電池高於三元電池。在零下10℃的環境下，從0％-100%的充電時間，而811三元電池爲98分鐘，刀片電池爲110分鐘，系統整體差距僅爲10%。

而低溫低電量的充電功率下，刀片電池雖低於三元電池，但可以滿足需求。

刀片電池低溫放電能力可以維持在常溫的90%，低溫下的放電功率刀片電池依然優於三元電池。漢EV在牙克石的冬測中，全程開暖風的情況下，續航仍可達到400km。

弗迪電池副總經理孫華軍解釋，解決低溫性能，主要通過兩個途徑。一是在材料層面，採用納米化的磷酸鐵鋰。這是業界常見的解決方案。一般認爲，納米化減小了材料粒徑，從而縮短鋰離子的遷移路徑，改善功率性能。

5、超級壽命

在壽命方面，業界主流看法磷酸鐵鋰要好過三元。孫華軍拿磷酸鐵鋰和三元811電池對比，優勢更加明顯。磷酸鐵鋰可以在5000個充放循環後，容量保持在80%以上，而三元811電池在2000次左右，就衰減到了80%。

而刀片電池的存儲壽命和循環壽命均優於三元電池，可以保證長的8年甚至更長時間的使用，50萬公里甚至100萬公里更長里程的使用。

這因爲刀片電池的材料結構和穩定性更好，循環壽命折算里程數遠遠大於整車使用年限要求。

6、超級功率

目前刀片電池用33分鐘就可以將電量從10%充到80%，基本上滿足絕大部分快充的需求。

而刀片電池在放電功率上，其瞬間最大功率可達363kW（約500馬力），可以支持漢3.9秒的百公里加速。

超級性能的刀片電池是怎麼生產出來的

受邀媒體還參觀了刀片電池配料、塗布、輥壓、焊接、注液、檢測等多個工序，刀片電池更多生產細節曝光，其多個環節實現了高自動化、高精度。

而生產刀片電池最大的難點和亮點，主要集中在“八大工藝”。

苛刻的環境控制

在電池生產過程中，空氣潔淨度與電池品質高度相關。空氣中包括粉塵、金屬顆粒和水分，都可以說是電池安全之敵。首要的又是粉塵控制，粉塵如果帶入電池，可能導致電池內部短路，甚至隔膜的刺穿，以及自放電等問題。

“刀片電池在生產環境上的要求就極爲苛刻。” 弗迪電池公司副總經理孫華軍表示，爲了最大程度降低電池的短路率，比亞迪提出了粉塵分級管控概念，在一些關鍵工序上，能夠做到一立方米空間內，5微米（相當於頭髮絲1/20粗細）的顆粒不超過29個，這與液晶屏生產車間的標準不相上下。

配料系統

採用先進的全自動混料系統，將活性物質、納米導電材料、溶劑、粘結劑，按照預設的比例自動進行混合，形成均勻穩定的點擊漿料。設備的全自動化具備一鍵啓動功能，精度達到0.2%以內，還能實現在線自動稱重和粘度檢測。

寬幅塗布和輥壓 

刀片電池長96釐米，也就需要大概這麼長的極片，塗布和輥壓工藝，都必須支持這個寬度。

生產過程中可雙面同時塗布，塗布最大寬度達1300mm、單位面積塗敷重量偏差小於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。

在120釐米的寬度下，極片中間部分受力不如兩側，可能厚度會比兩側高。爲此，弗迪工廠的輥壓機還採用了彎缸工藝，對軋輥進行平行度校正，以確保輥壓後的極片厚度一致性。

高速疊片

相對於卷繞電芯來說，疊片電芯的好處多多，但是就一條，工藝難。首先，極片分切精度和一致性要很高；其次，堆疊時對齊精度要很高；第三，基於前兩者，一般來說疊片效率要低於卷繞。

比亞迪的疊片效率目前業界最高，達到0.3s/pcs的水平，已經基本達到了與卷繞工藝效率平衡的臨界點。

高速疊片方案完美實現了刀片電池長尺寸、高精度、高效率的疊片工藝。

更重要的是，這一重要工藝所使用的疊片機，完全由比亞迪自研自造，再加上自家生產的磷酸鐵鋰電池在電芯成本上也具有優勢，因此比亞迪就手握刀片電池、或者說疊片工藝電池整個生產鏈條閉環，在成本、性能、安全性三個維度求得了平衡。

“將近1米長的極片，能夠實現公差控制在±0.3mm以內、單片疊片效率在0.3s/pcs的精度和速度，在國際上我們都屬於首創。這種疊片採用的是比亞迪完全獨立自主開發的設備和裁切方案，這是其他任何人想抄都抄不來的。”孫華軍說。

只可惜疊片技術是比亞迪刀片電池核心中的核心，以至於此次參觀的所有人都沒能親眼見到這一機密，而只能根據工作人員的介紹去理解、去想象。

裝配工序

採用比亞迪自主研發製造的全自動裝配設備，自動輸送結構件並實現精準定位，經 絕緣、焊接、入殼、密封等工序組裝成電芯。檢測及定位精度在±0.05mm，裝配偏差＜±0.5mm，可實現0.2mm超薄鋁殼的焊接，在線檢測還可對電池關鍵信息進行追溯。

烘烤工序

採用接觸式隧道烤箱對電池進行烘烤除水，保證電芯注液前的內部水含量達到要求， 以保障後期電池的電性能的穩定。採用高效節能的接觸式加熱手段，可以將水分控制在0.01%以下，溫度均勻，波動≤0.5℃。

加壓注液

此工序採用比亞迪自主研發的整體加壓式注液系統，真空負壓及罐體加壓方式，將泵入杯 體中的電解液充分注入電芯並快速完成吸收過程。專利太空艙式加壓注液技術實現注液浸潤同步進行，讓電解液充分吸收。注液精度高，注液量偏差≤+/-0.5‰。

檢測系統

根據不同生產工藝，自動將組盤後電池通過滾筒線、提升機或堆垛機送入不同庫位 或不同設備，自動完成化成，充放電，分容，自放電等後段的工藝操作。我們看到，這道工序完全實現了全自動化，無需人工干預，漏檢率爲0，保證電池更安全。

此外，孫華軍還表示，爲了實現電池生產的自動化數字化，每個電池都有一個ID二維碼，可以追溯到它經過的每一個生產設備、時間點、原材料，也能從原材料追溯到電池產品，實現正向反向的全追溯。

每一塊刀片電池的誕生，都源自對工匠精神的不懈追求，事實上刀片電池的工藝和程序，還來源於工業4.0級別的製造、管理系統。

總體而言，刀片電池工廠是達到工業4.0級別的製造、管理系統，在品控體系上符合IATF16949&VDA6.3標準。IATF16949國際汽車工作組的質量管理體系，VDA則是德國汽車工業聯合會制定的德國汽車工業質量標準。

這個大部分由比亞迪自行設計、開發的電池生產線，體現出比亞迪近18年電池研發生產的經驗，也處處體現出車用動力電池的標準。

弗迪將視比亞迪汽車自身需求和其他客戶需求決定刀片電池投產進度。

所謂積累，是比亞迪做了18年磷酸鐵鋰電池，最近的12年間，不斷往長條形結構發展，長寬比從3.5到3.8，最終達到10.6、狹長如刀片的電池設計。刀片，不是一天變長的。

在過去的18年中，比亞迪將相同體積下的電芯容量提升了70%。同時電池的結構也發生了巨大的變化，將以往電池內部浪費的空間利用了起來，電池的長寬比從3.8提升到了10.6。

不過，自設計到誕生，比亞迪也花了一年半時間，包括先做計算仿真，通過專家技術評審，經過手板樣件、模具樣件、OTS樣件、小批量試製樣件四輪驗證測試，才最終批量生產。

在刀片電池專利中，刀片電池長度可以在600—2000mm之間。他強調，比亞迪申請專利中提及的產品，都是能夠量產的。孫華軍還說，“實際上內部也有1米3的方案，可以無縫替換。”

他也強調，電芯尺寸也不會太多，“我們新的刀片電池工廠的話，可能會基於不同的尺寸的需求去投建。因爲整個工藝技術大家都打通的，所以相對比較容易一點。”

目前磷酸鐵鋰刀片電池的能量密度已經有望支持NEDC續航里程800km，基本可以滿足乘用車的需求。但如果未來市場有NEDC續航里程1000km以上的需求，不排除會繼續開發三元材料的刀片電池。

位於重慶璧山區的弗迪電池工廠是目前刀片電池唯一的生產基地，工廠總投資100億元，規劃年產能達20GWH。自2019年2月開工，到2020年3月刀片電池正式推出，僅1年時間就從一片空地變身爲一個擁有精益化、自動化、信息化製造管理系統的世界級工廠。

按比亞迪的規劃，那麼，至今年年底，比亞迪重慶璧山工廠的產能將達到10GWh。但由於市場需求大，“我們將快速增加兩條電池生產線，這座超級工廠到今年年底的產能可達到13GWh。”孫華軍透露。

此外，在比亞迪是整體產能規劃上，至2019年年底，比亞迪已投產產能爲40GWh，預計2020年年底達到65GWh，至2022年則達到100GWh。

2020年開年，在電池領域，比亞迪大動作不斷：宣佈成立5家弗迪系公司、“刀片電池”量產、與豐田成立合資公司……同時，比亞迪電池外供之路有了較爲明顯的拓展，而主打“安全牌”的刀片電池有望加速這一過程。

“我們作爲動力電池供應商，目前不方便披露具體信息，一切都以車企方面的信息爲準。”李雲飛進一步指出，“我們也還在和好幾家國際品牌車企洽談，進度有快有慢，定點搭載也會有前有後。相信在2021年下半年開始，大家就會在市場上看到更多國際知名品牌車型選用比亞迪刀片電池。”

李雲飛說，“刀片電池推出後，相信不僅是比亞迪，包括整個行業的產品結構佔比都會有調整。”

今年5月，比亞迪半導體公司宣佈完成A輪19億元融資，這標誌着該板塊獨立上市進程又進一步。而比亞迪電池板塊目前也在尋找機會上市，相信在刀片電池的推動下，比亞迪電池板塊的上市會很快啓動。