工人正在操作自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行原料配送
工人正在負(fù)極生產(chǎn)線上操作收卷工序
智能化輾壓設(shè)備正在運(yùn)行
負(fù)極生產(chǎn)自動(dòng)化涂布設(shè)備正在運(yùn)行
未來，電動(dòng)汽車的普及很大程度上取決于電池技術(shù)的進(jìn)步，電池的性能必須滿足續(xù)航力、充電時(shí)間、功率輸出、可靠性、耐久性、安全性等一系列客戶要求。近日，比亞迪推出的“刀片電池”正式在璧量產(chǎn)下線，在業(yè)內(nèi)和市場(chǎng)上引起較大反響。而比亞迪旗下的重慶弗迪鋰電池有限公司（以下簡稱“重慶弗迪”），作為“刀片電池”的首發(fā)工廠和目前唯一的生產(chǎn)基地，也受到廣泛關(guān)注。
所謂“刀片電池”，其實(shí)就是比亞迪開發(fā)的新一代磷酸鐵鋰電池，形狀既長且薄，如同刀片，在空間利用率上提升了50%。據(jù)了解，首款搭載“刀片電池”的比亞迪“漢”純電動(dòng)車型綜合工況下的續(xù)航里程可達(dá)605公里。
這樣特別的電池，到底是怎么生產(chǎn)出來的？日前，記者來到位于璧山高新區(qū)內(nèi)的重慶弗迪進(jìn)行揭秘。
嚴(yán)格控制精度
公差比血小板直徑還小
4月10日，在重慶弗迪生產(chǎn)基地，“刀片電池”負(fù)極生產(chǎn)線正在高速運(yùn)轉(zhuǎn)，石墨和一些輔料先被混合攪拌成漿料，再涂布到銅箔上。銅箔以每分鐘70米的速度展開，經(jīng)過涂布后送往烤箱烘干，再進(jìn)行輥壓。雖然生產(chǎn)線正在高速運(yùn)轉(zhuǎn)，但較遠(yuǎn)處看上去又像是靜止的，除非將眼睛湊到設(shè)備前仔細(xì)觀看。
重慶弗迪總經(jīng)理鐘盛介紹，這種反差形成的原因是生產(chǎn)設(shè)備在動(dòng)平衡、震動(dòng)等涉及精度的控制方面，已經(jīng)達(dá)到了肉眼幾乎無法察覺的水平。這里的生產(chǎn)精度是公差正負(fù)1微米，比一粒血小板的直徑還小。
正是高水準(zhǔn)的生產(chǎn)精度控制，幫助“刀片電池”實(shí)現(xiàn)電池包內(nèi)電芯的高度一致性。在鐘盛看來，“刀片電池”制造方面最大的難度在于，每個(gè)電芯都要求幾乎沒有差異，以保證“刀片電池”在安全性和能量密度方面的優(yōu)異表現(xiàn)?！斑@種精度控制，對(duì)我們生產(chǎn)環(huán)境以及自動(dòng)化、智能化等方面，都是全新的挑戰(zhàn)?！?/span>
例如，“刀片電池”非常長，通過測(cè)算，如果設(shè)備出現(xiàn)一度的角度偏差，就會(huì)造成生產(chǎn)上出現(xiàn)一點(diǎn)幾毫米的位移偏差。對(duì)于“刀片電池”來說，能允許的公差只能以微米來計(jì)算，絕對(duì)不允許到毫米這個(gè)級(jí)別。
面對(duì)種種技術(shù)難題，比亞迪的工程團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了長期的攻關(guān)。由于全行業(yè)都沒有現(xiàn)成的設(shè)備和工藝方案，比亞迪投入了巨大的人力物力，在過去的兩年中根據(jù)產(chǎn)品的需要來進(jìn)行設(shè)備設(shè)計(jì)、制造和驗(yàn)證。如今，比亞迪“刀片電池”的絕大部分生產(chǎn)設(shè)備，例如疊片、裝配、電池包PACK等全部都是自主設(shè)計(jì)制造，并有專門工廠負(fù)責(zé)整套裝備生產(chǎn)。
人體不能觸碰
生產(chǎn)過程全部實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化智能化
“刀片電池”的負(fù)極車間，全部都處于一個(gè)巨大的“玻璃房子”里，整個(gè)生產(chǎn)過程都實(shí)現(xiàn)了全密封。據(jù)車間現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人介紹，電池生產(chǎn)最怕兩種東西：一是金屬碎屑等異物或粉塵，二是水。因此，生產(chǎn)線前端的粉料混合攪拌環(huán)節(jié)，都是通過管道輸送，整個(gè)車間按照萬級(jí)潔凈室標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置，相當(dāng)于醫(yī)療級(jí)水平。
此外，這里對(duì)水分控制的要求也非常高，多臺(tái)除濕設(shè)備聯(lián)合工作，保持了一個(gè)接近于無水的干燥環(huán)境。記者注意到，整個(gè)生產(chǎn)線上看不到幾個(gè)工人。從原材料來料，到成品下線全都是自動(dòng)完成，任何環(huán)節(jié)都沒有“人手直接參與”。
車間負(fù)責(zé)人表示，整個(gè)電池生產(chǎn)已全部實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和智能化，工人只能操作設(shè)備機(jī)器，同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，絕對(duì)不能用手碰產(chǎn)品或半成品，以免對(duì)電池質(zhì)量造成任何可能的影響。
鐘盛介紹，“刀片電池”生產(chǎn)線參照工業(yè)4.0標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)所有的生產(chǎn)過程進(jìn)行了全維度監(jiān)控?！叭我庖粔K電池，它用的哪一批原材料，哪臺(tái)設(shè)備生產(chǎn)的，生產(chǎn)過程各參數(shù)情況，后來裝到哪一臺(tái)車上面，都通過大數(shù)據(jù)來進(jìn)行記錄和分析?！?/span>
安全性高技術(shù)性強(qiáng)
今年計(jì)劃產(chǎn)能10GWh
“刀片電池”的最大亮點(diǎn)，莫過于在針刺實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)出的高安全性。在重慶弗迪相關(guān)負(fù)責(zé)人看來，“刀片電池”作為磷酸鐵鋰電池的一種，本身材料安全性較高。此外，“刀片電池”中加入了一些特殊的設(shè)計(jì)，包括無模組化以及電流切斷裝置等。電池包里還有液冷系統(tǒng)和排煙系統(tǒng)，在電池發(fā)熱時(shí)進(jìn)行排煙和降溫，同時(shí)在低溫狀態(tài)下也能夠幫助電池升溫。
在生產(chǎn)方面，“刀片電池”通過結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，在成組時(shí)可以跳過“模組”，采用了新的疊片工藝，加上熱壓壓實(shí)，大幅提高了體積利用率，最終達(dá)成在同樣的空間內(nèi)裝入更多電芯的設(shè)計(jì)目標(biāo)。傳統(tǒng)的電池包空間利用率只有40%，但“刀片電池”的體積利用率提升了50%以上，也就是說續(xù)航里程可提升50%以上，達(dá)到了高能量密度三元鋰電池的同等水平。
重慶弗迪“刀片電池”今年的計(jì)劃產(chǎn)能為10GWh。有業(yè)內(nèi)人士分析指出，在能量密度方面三元聚合物鋰電池具有一定優(yōu)勢(shì)，但在安全性等方面，“刀片電池”有優(yōu)勢(shì)，隨著鈷等三元電池材料稀缺和成本上漲，“刀片電池”的優(yōu)勢(shì)還將進(jìn)一步凸顯。
比亞迪公司董事局主席兼總裁王傳福表示，“刀片電池”的到來將倒逼整個(gè)新能源汽車作出改變，讓汽車行業(yè)進(jìn)入良性發(fā)展的快車道。同時(shí)，刀片電池還將改變行業(yè)對(duì)三元電池的依賴，將動(dòng)力電池的技術(shù)路線回歸正道，并重新定義新能源汽車的安全標(biāo)準(zhǔn)，也就是說比亞迪將用 “刀片電池”捍衛(wèi)安全底線。
(記者 熊浩 文/圖)
