锂电池针刺针扎不爆水煮无碍，武汉造固态锂电池呼之欲出|上海羊羽卓进出口贸易有限公司

针扎不爆水煮无碍，武汉造固态锂电池呼之欲出

前不久，武汉经开区未来技术创新研究院（以下简称“武汉未来院”）中试产线迎来好消息：固态锂/钠离子电池关键技术及产业化项目系列产品成功获得中国国家强制性产品认证（3C认证）。这意味着该项目产品通过了严格的质量和安全评估，为下一步全面量产奠定基础。

武汉未来院固态电池中试产线。通讯员供图

7月12日上午，长江日报记者走进武汉未来院固态电池中试产线，这里有制浆车间、涂布车间、装配车间、化成车间、测试车间……约2000平方米的厂房内，正在呈现从原材料到固态电池成品的生产全过程。

固态锂/钠离子电池关键技术及产业化项目，由华中科技大学材料科学与工程学院郭新教授领衔，历时26年研究。

固态锂离子电池产品图。

有了成果如何更好应用？打通创新链和产业链是关键。武汉未来院在这样的背景下应运而生。去年12月2日，该项目中试产线在武汉未来院“点火”。

“实验室很难具备这样的条件，中试产线大大加快了产业化进度。”谈到和武汉未来院的合作，郭新说，这是“企业出题、团队答卷、成果共享”。对于企业来说，能够缩短研发周期、加速科技成果转化，有效降低成本和风险，提升市场竞争力。

武汉未来院固态电池中试产线。通讯员供图

当下，广泛应用的电池主要为液态锂电池，其常规工作温域为零下20℃—60℃，在高温或遭受外部剧烈撞击时易燃易爆，低温状态下性能受限也较大。因此，手机、平板、电动汽车不抗冻不耐热的问题一直广受诟病。

武汉未来院固态电池中试产线。通讯员供图

而郭新团队研发的固态电池，采用固态电解质取代传统有机电解液，从而进一步提高电池的安全性和性能。“听起来不难，但开发难度就如攀登珠峰。”郭新介绍，这一技术需要在电解质材料的选择与制备、界面稳定性、离子导电率、充放电循环寿命等领域开展攻关，每一步都是技术瓶颈。

以市场需求拉动创新更显活力。仅用半年时间，项目就形成从研发、生产、测试验证到电池成品的全流程生产线，比预计时间缩短了一半。

武汉未来院固态电池中试产线。通讯员供图

今年5月，项目已完成数批电芯的生产，同时进行了液态和固态电解质匹配验证试验，各项数据有明显提升，该产线研发的固态电池具备高安全性、超宽工作温域、高能量密度和快速充电及成本可控等特点。

所谓温域，指的是电池能够正常工作的最高与最低温度区间，对于电池的性能和安全性至关重要。“我们研发的固态电池采用高安全性的固体材料，从零下40℃到120℃都能正常工作，用钢针扎透也不会冒烟起火。”郭新介绍。

在武汉未来院中试基地里，实验人员用尽各种办法试图“摧残”电池，用钢针刺、用沸水煮、用干冰冻、用剪刀剪……然而，一块块固态电池“饱经风霜”后，仍然维持着良好性能。

工作人员正在为固态电池进行针刺实验。

如今的郭新，另一身份是固态离子能源科技(武汉)有限公司创始人兼首席科学家。依托中试平台，固态电池有望明年在这一新公司实现量产，应用于手机、平板、无人机、可穿戴设备、两轮电动车等消费类电子产品，目前正在和厂商对接，已有不少意向订单。随着技术革新和产品迭代，未来还将拓展至大型储能电池及新能源汽车领域。

郭新表示，接下来项目团队将对不同工艺路线带来的成本差异、产品良率和一致性等关键因素进行验证，以解决产业化过程中的最后瓶颈，为全面量产做好准备。

武汉未来院固态电池中试产线。通讯员供图

据悉，武汉未来院自2022年6月投入运行以来，立足产业需求，以未来技术项目为基础，特别着意于从华中科技大学优势学科的科研成果中“优中选优”进行中试熟化。成立不到两年的未来院，已取得一系列进展。

（长江日报记者徐丹通讯员杨运飞凌路）

【来源：长江日报】

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对比太明显！亲眼见证刀片电池VS三元锂电池针刺实验

6月1日，我受邀参观比亚迪旗下的重庆弗迪锂电池工厂，要知道这可是刀片电池唯一的生产基地！快来一起看看里面有什么秘密！

■ 先来扎一下！

在正式参观工厂之前，比亚迪决定先放个大招——不服扎一下！此次参与针刺实验的是一款比亚迪自产的三元锂电池和刀片电池。

▲ 图为穿刺使用的钢针，粗细及长度可参考旁边的房卡

从图片能看出，三元锂电池被刺穿后，电压几乎是一秒钟降到零（即发生短路），随后冒烟起火并发出巨大声响。

图为三元锂电池穿刺实验图像，红色线表示电压，绿色线为安全阀温度，黄色线为针刺点温度

而刀片电池在穿刺20分钟后，电压还只是以很缓慢的速度下降，并且没有冒烟起火，对比还是非常明显的。

▲ 图为刀片电池穿刺实验开始后十分钟左右的图像

此前我写过两篇比亚迪和宁德时代撕逼的文章，发现有很多网友质疑刀片电池穿刺后电压是否降为零，并且网上流传的刀片电池的针刺实验视频，有电压降到零和没降到零两种，那么此次我就带大家看一下真相到底如何。

单看本次实验，比亚迪的刀片电池在穿刺20分钟后都没有降到零，我询问现场工程师，他说他们曾经把穿刺后的电池放置一天，电压也没有降到零。

实验初始电压为3.42伏，开始时间为10:47左右，图片为10:57的数据，其中1-1-1为实时电压，1-1-2为安全阀温度，1-2-3为针刺点温度。

■ 刀片电池能抑制内部短路？

那么这是为什么呢？比亚迪的工程师称，经过穿刺后，电池内部有多种短路形式，他们通过结构设计，将电池内部比较剧烈的短路抑制住了。

随后我追问，既然是“结构设计”，并非材料本身的特点，那么是否能将该技术运用到三元锂电池中呢？

工程师表示目前他们正在进行这方面的研究。因此，或许我们可以期待一下比亚迪研发出更安全的三元锂电池？

看完了刺激的针刺实验，我们再来聊几个大家关心的问题。

■ 比亚迪并没有忽视系统安全！

此前宁德时代和比亚迪的撕逼事件中，宁德时代“影射”比亚迪把滥用测试的通过等同于电池安全，显得比亚迪好像只死磕电芯安全，不顾系统安全一样。其实比亚迪也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。除针刺外，在过充、碰撞等维度，比亚迪也配备了相应的安全措施。

比如大家都很关注的过充，比亚迪的数据显示，刀片电池单体在高于最髙电压2.6倍的充电条件下，仅出现冒烟，并没有起火或爆炸。

当某块电芯发生热失控后，其临近电池也不会发生起火、爆炸等情况，不会引起连锁反应导致整个电池包起火。

在这这种极端工况下能做到仅冒烟不失火，也就是说在工况较为缓和的日常使用中，基本不会出现什么安全问题；退一步讲，就算出现热失控，搭载刀片电池的车型也能提供足够的逃生及救援时间。

■ 低温性能差？不存在的！

我们都知道锂电池不抗冻，尤其是磷酸铁锂因为先天问题，低温性能经常被诟病。就连理想汽车CEO李想，也曾在微博质疑过刀片电池的低温性能问题。

对此比亚迪给出了实测数据，数据显示，刀片电池在零下20摄氏度下，放电能力还维持在90%；而在低温低SOC情况下，反倒比三元锂表现好。

关于刀片电池的低温充电能力，比亚迪也给出了数据，数据显示刀片电池的低温充电时间与三元锂电池没什么差距，仅在低温低电量的充电功率上有所落后。

这些数据倒也印证了比亚迪销售副总经理李云飞先生的话：“低温性能不好，我们也不敢卖啊”。

不过，在未拿到实车进行冬季测试之前，我们也不能仅根据比亚迪的数据就断定刀片电池真的无惧低温。我更愿意相信第三方及媒体的测评，也请大家期待电动邦后续的冬季实测。

■ 快速了解重庆弗迪工厂

该工厂为电池及配套材料生产项目总投资100亿，占地面积约1500亩，总建筑面积约95万平方米，新建生产车间，购置相关设备958台套，建设锂离子电池生产线8条，项目达产后形成锂离子电池20GWh生产能力，年产值200亿元。

工厂自2019年2月开工，到2020年3月刀片电池正式推出，仅用1年时间就拥有了精益化、自动化、信息化制造管理系统，以及比亚迪自主研发的刀片电池产线和生产设备，和多项高度保密的核心技术。

■ 刀片电池是怎么生产的？

最后讲讲刀片电池是怎么被生产出来的。其实刀片电池本质上也是一款动力电池，因此它的制作工艺与普通电池相似，都是经过配料、涂布、辊压、叠片等工序完成生产。

首先，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以形成均匀稳定的电极浆料。

接下来是涂布，就是把浆料涂到铜箔上，确保没有颗粒、杂物、粉尘等混入极片，所用的机器长得很像织布机。

而辊压则是使用轧辊将涂布好的电极片按照预设的厚度压实，以得到预设的极片厚度及体积密度。

接着是叠片，刀片电池的极片长度将近一米，而比亚迪独创的叠片工艺能将对齐公差控制在 ±0.3毫米以内，叠片速度达达业界最高水平 ——0.3秒/片。

随后，机器会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。在经过烘烤去水、加注电解液和检测后，刀片电池电芯就完成了。

最后，一个个的电芯会组成电池包，比亚迪的CTP技术（电芯直接到电池包，没有模组），能使电池包体积利用率得到提升，有助于提升能量密度。

下图很好地展示了CTP技术的优势：

比亚迪称，刀片电池能够减少三元锂电池因电池安全和强度不够而增加的结构件，从而减少车重，所以单体能量密度虽然没有三元锂高，但是也能够达到主流三元锂电池同等的续航能力。比如比亚迪汉EV，综合续航里程已经达到了605公里。

最近有个热词叫“工业4.0”，你可以简单把它理解为智能工厂、智能生产和智能物流。重庆弗迪工厂也是工业4.0的践行者，除了高精度、自动化外，数字化建设也没有落后。每一个刀片电池产品都有一个专属的‘身份证’，未来，产品在使用期间的各项数据也将为比亚迪持续改进工艺、完善产品提供重要的参考。

■ 邦点评

弗迪电池公司副总经理孙华军表示，“今天，几乎你能想到的所有汽车品牌，都在和我们探讨基于刀片电池技术的合作方案”。这足见比亚迪的野心和实力，我们知道世界上的汽车巨头，比如大众和特斯拉，都想将电池的生产和研发握在自己手中，比亚迪显然先一步做到了这点，并且已经开始对外销售电池，这让比亚迪在与国内外对手竞争时占据了不少优势。

最后，我非常期待能早一点试驾到搭载刀片电池的汉EV，看看这款电池配合比亚迪的旗舰车型，到底能给我们什么惊喜。也请大家期待电动邦的后续报道。