比亚迪申请铜箔、制备的方法和锂离子电池专利，简化生成工艺，节约生产成本

金融界2024年1月9日消息，据国家知识产权局公告，比亚迪股份有限公司申请一项名为“铜箔、制备的方法和锂离子电池“，公开号CN117364181A，申请日期为2022年6月。

专利摘要显示，本申请公开了铜箔制备的方法和锂离子电池。该方法包括：提供含铜电解液，所述含铜电解液中具有添加剂，所述添加剂包括氯离子，以及选自α剂、β剂、γ剂中的至少两种；对所述含铜电解液进行电解析铜处理，以获得生箔；对所述生箔进行后处理，以获得所述铜箔。该方法选择含铜无机盐制备含铜电解液，可省去阴极铜熔融、拉丝等一系列处理，进而简化生成工艺，节约生产成本。并且含铜电解液中的添加剂可提高所制备铜箔的平整度以及质量，从而可较为简便地获得能够用于锂离子电池负极集流体的铜箔。

本文源自金融界

探秘弗迪重庆工厂，比亚迪“刀片电池”是这样生产出来的

（观察者网 文/徐喆）就在三个月前，备受关注的比亚迪“刀片电池”正式问世并量产。而在那场面向全球直播的线上发布会上，比亚迪自导自演了一场颇为有趣的“煎鸡蛋秀”，更是让人印象深刻。结果是，一个炸飞了，一个烤焦了，一个还没熟，三只鸡蛋可谓命运大不同。

果然，鸡蛋实验的结果再度引燃了磷酸铁锂电池与三元锂电池的技术路线之争，也重新引发了人们对“电动汽车究竟需要怎样的动力电池”话题的思考。

在比亚迪看来，过去几年里，由于很多企业陷入了对“续航里程”的盲目攀比，天生热稳定性差，但相比磷酸铁锂电池能量密度更高的三元锂电池广受追捧，新能源乘用车的安全口碑则因此付出了极其惨重的代价。

由此，比亚迪推出了“刀片电池“，公布其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”。用比亚迪董事长王传福的话说就是，“要把‘自燃’这个词从新能源汽车的字典里彻底抹掉。”

那么，誓要重新定义电动车安全新标准的“刀片电池”是如何生产出来的呢？6月1日，观察者网汽车频道受邀来到弗迪电池重庆工厂，比亚迪“刀片电池”背后的超级工厂也得以揭开了神秘面纱。

关于针刺测试：重新定义安全标准

事实上，上述“三个鸡蛋”的试验就是业内所称的“针刺测试”，它是电池行业公认的最严苛的测试。

为电池单体做针刺测试的核心目的，是为了模拟电池受到异物贯穿，电池发生内短路的情景。当然实际用车过程中出现这个场景的概率并不高。但针刺测试可以从某种角度验证内短路后电池的安全性。

这种测试方法是将动力电池充满电，用直径为5-8mm的耐高温钢针，以25±5mm/s 的速度，从垂直于电池极板几何中心的方向贯穿电池。按照GB/T 31485-2015《电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法》，钢针停留在电池中，观察1小时，不起火、不爆炸才合格。

在此次的探秘之行中，笔者也有幸亲眼见证了被称为电池安全“珠穆朗玛峰”的“针刺测试”，场面相当震撼。

作为实验对象的对阵双方分别是6系三元锂电池，以及磷酸铁锂“刀片电池”。

6系三元锂电池

比亚迪刀片电池

从测试现场画面可以看到，三元锂电池被钢针刺穿后的几秒内，迅速爆炸起火并剧烈燃烧，表面温度高达500℃。即便笔者所在的观察室与实验室当中隔着一块防护玻璃，也能感受到因电池爆炸而带来的滚滚热浪和巨大的冲击力。

被钢针刺穿后的三元锂电池爆炸起火并剧烈燃烧

而另一边，当同等条件下的磷酸铁锂“刀片电池”被钢针刺穿后，不仅没有出现明火，甚至连烟都看不到一丝。

从监测数据上可以看出，刀片电池被刺穿后，表面温度逐渐上升，15分钟后温度基本趋于稳定，保持在30℃左右。

刀片电池被刺穿后，表面温度逐渐上升，随后趋于稳定并保持在30℃左右（图中黄线所示）

没有对比就没有伤害，刀片电池在针刺测试中的结果完美体现了其“超级安全”的特点。难怪有业内评论认为，跑偏多年的动力电池行业发展路线终于有机会重回正轨。

对比目前电动车常用的两种主流电池，磷酸铁锂材料本身具有放热启动温度高、放热慢、产热少、材料在分解过程中不释放氧气不易起火四大优势。而三元锂电池天性热稳定性差、安全性差是行业公认的事实。

对此，弗迪电池公司副总经理孙华军对观察者网汽车频道解释，“在500℃的温度下，磷酸铁锂材料结构都非常稳定，但三元锂材料在200℃左右就会发生分解，且化学反应较剧烈，会释放氧分子，更容易引发热失控。”

关于路线之争：过度追求能量密度

尽管从安全性上来讲，磷酸铁锂电池有着三元锂电池不可比拟的优势，但由于能量密度不及三元锂，过去几年很多乘用车企业陷入了对动力电池能量密度的非理性追求，磷酸铁锂电池在上一波与三元锂电池的路线之争中，还是败下阵来。

有着“电池大王”之称的王传福最早以做电池起家，2003年宣布跨界生产汽车之前，就已经开始了汽车动力电池的研发。从首款动力电池上市到成为全球最大的新能源汽车品牌之一，比亚迪始终将“安全”放在首位。

刀片电池

基于此，即便是在前几年三元锂电池被广泛推崇的市场环境下，比亚迪也从未放弃对磷酸铁锂电池的再研发。

除了体积能量密度带来的续航提升，安全则是刀片电池另一大优势。最近引爆吃瓜圈的针刺测试也是基于此来的。

关于工厂：年产能20GWH

弗迪电池超级工厂位于重庆市璧山区，是比亚迪“刀片电池”的首发工厂和目前唯一的生产基地。

早在2018年8月，比亚迪就与璧山区人民政府就动力电池年产20GWh产业项目签订投资合作协议，项目总投资100亿元。2019年2月，该项目开工建设，直到今年3月份，弗迪电池工厂的第一条生产线正式投产。从动工到投产，比亚迪仅耗时13个月就将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。

弗迪电池公司副总经理孙华军向观察者网汽车频道透露，这座超级工厂到今年年底的产能可达到13GWh。

据了解，弗迪电池工厂不仅诞生了很多比亚迪独创的刀片电池产线和生产设备，更“隐藏”着多项高度保密的核心技术。

“首先，刀片电池在生产环境上的要求就极为苛刻。”孙华军说，为了最大程度降低电池的短路率，他们提出了一个粉尘分级管控的概念，在一些关键工序上，能够做到一立方米空间内，5微米（头发丝1/20粗细）的颗粒不超过29个，这达到了与液晶屏生产车间相同的标准。

严苛的环境和条件，只是确保刀片电池高安全性的“基础”。据孙华军介绍，生产刀片电池最大的难点和亮点，主要集中在“八大工艺”。

“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。

除叠片之外，刀片电池生产过程中的配料、涂布、辊压、检测等其他工艺都达到了世界顶尖水平。例如，配料系统的精度在0.2%以内；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……

据悉，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，刀片电池33分钟可将电量从10%充到80%、支持汉3.9秒百公里加速、循环充放电3000次以上可行驶120万公里，以及超出业内想象的低温性能等数据表现，也奠定了其全方位“碾压”三元锂电池的优势。

比亚迪汉EV将成为首款搭载刀片电池的车型

本文系观察者网独家稿件，未经授权，不得转载。

探索工厂、六问六答，带你认识比亚迪刀片电池，揭秘制造工艺

刀片电池，比亚迪今年强推的产品，甚至在不久前还因为刺穿试验的问题跟宁德时代狠撕了一场。

在车用动力电池里面，刀片电池确实算是十足狠角色，相比三元锂电芯它更安全、成本更低，相比三元锂电池组它容量密度也没有明显降低。

月初，我们有幸参观了弗迪电池位于重庆的工厂，亲眼见证了刀片电池和三元锂电的对比针刺试验，也与许多电池技术人员进行了探讨。

那么这篇文章就通过几个大家最关注的的问题，来为大家揭秘比亚迪的刀片电池。

1.为什么要做针刺试验？

很多人以为，针刺试验模拟的是电池受到外力破坏时的情况，例如电池组被碰撞、挤压、穿刺。

但实际上，这并不全面，针刺试验主要模拟的还是锂电池内部隔膜破裂时的内部短路情况。

理想情况下，锂电池在充电时，锂离子从正极脱嵌并100%嵌入负极；但是在非理想情况下（如过充、低温、大电流等），从正极脱嵌的锂离子会在负极出现嵌入异常的情况，锂离子就只能析出在负极表面，这种现象被称为“析锂”。

“析锂”发生时，锂离子在负极表面可能会还原成不同形态的金属锂，其中树枝形状的金属锂被称为“锂枝晶”，它会随着析锂现象而不断“生长”，这一过程基本不可逆，最终有可能会穿破正负极间的隔膜，从而导致电芯的内部短路，并最终引发热失控。

正因如此，锂枝晶的生长是影响锂离子电池安全性和稳定性的根本问题之一。所以需要通过针刺试验来模拟电芯内部隔膜被穿破的情况，以验证电芯本身的安全性。

2.刀片电池为什么更安全？

首先，刀片电池所采用的材料本身就更安全。

一般来讲，NCM三元材料在温度不足200℃时就会开始分解并放出大量热；而磷酸铁锂材料要在温度接近500℃时才会开始分解，且在分解过程中不释放氧气，放热速率也远低于NCM三元材料，所以不易发生热失控，也更不容易起火燃烧。

同时，刀片电池的结构也让它更安全。

上图为刀片电池、下图为三元材料方壳电池。可见，相比方方正正的方壳电池，又长又薄的刀片电池拥有更大的表面积，在发生内部短路时，热量会被快速散发掉，让聚集的热量达不到磷酸铁锂材料的分解启动温度，从而保证了电芯不会轻易发生热失控。

3.刀片电池是如何造就的？

锂电池的生产主要分为极片制造、装配、注液等几个步骤。根据比亚迪的介绍，刀片电池的生产难点主要在于极片制造。

“长”是刀片电池各种核心优势的根本，而长达960mm的刀片电池，其内部的极片自然也要达到这个级别。

然而，市面上电池极片生产工艺一般都在700mm以下，市面上主流的电池产品极片大多处于500mm以下的级别。

好在，比亚迪旗下有专门负责设计制造工业设备的部门，针对刀片电池的需求，开发出了超宽幅的极片生产设备。

据介绍，弗迪电池工厂的涂布设备，可以实现1300mm宽度的极片双面涂布，单位面积的涂敷重量小于1%，宽度尺寸偏差小于0.5mm，速度为每分钟70米。

在辊压工序，弗迪工厂的辊压设备可以实现1200mm宽度的极片辊压，可以将极片厚度差控制在2微米以内，速度为每分钟120米。

可以说，比亚迪之所以可以生产长度960mm的刀片电池，其关键就在于其宽幅极片生产工艺。

当然，极片并不是生产刀片电池的唯一难点。刀片电池采用了叠片工艺，相较卷绕工艺实现了更高的能量密度，但如此长的极片，要保证分切地一致、堆叠时对齐，才能保证生产出的电池拥有良好的一致性。

通过完全独立自主开发的设备和裁切方案，弗迪电池工厂的叠片在960mm宽度的基础上，实现了每分钟200片的叠片速度和小于0.3mm的对齐公差控制。按照官方说法，这一速度达到了世界领先的水平。

4.刀片电池与CTP技术有什么区别？

刀片电池实际上也是一种CTP（Cell To Pack，无模组）方案，属于结构创新而非材料创新。

CTP技术大幅减少了电池组中的电池模组，将十数个小的模组变成了两个或四个大的模组，从而省去了大量的零部件、连接线和壳体，在相同体积的电池组中容纳了更多电芯，提高了电池组整体的能量密度。

而比亚迪的刀片电池组由于其电芯本身足够长，通过特殊的设计和组装工艺，可以实现更彻底的无模组化。

此外，其他厂商的CTP技术，很多依然是基于现有的电芯，对布局重新设计而实现的，这就导致电池组的尺寸控制依然会被电芯的规格所限制。而比亚迪的刀片电池由于形状规整、排列简单，电池组的尺寸可以直接实现电芯级的调整。

官方表示，刀片电池的电芯长度可以是600-2000mm，可以根据不同的需求投产不同尺寸的电芯。

5.刀片电池低温性能表现？

由于刀片电池也是一种磷酸铁锂电池，很多人对其低温性能抱有疑虑。

但根据官方的介绍，比亚迪针对刀片电池组进行了多项专门设计，以保证其低温性能。

首先，刀片电池组中全部采用了液冷式热管理系统，同时在电芯的上下部分采用了大面积的保温材料，以保证热管理系统可以良好运作。

同时，在极片材料上，比亚迪采用了纳米化的磷酸铁锂，通过减小材料粒径缩短锂离子的迁移路径，改善了电池组的低温功率性能。

基于这些设计，刀片电池组在零下20度的环境下，依然可以保持常温90%的放电能力。而在充电时间和充电功率方面，在零下10度时，刀片电池的充电速度要比NCM811电池慢15分钟左右，差距有，但并没有很大。

6.刀片电池有什么不足？

除了低温充电效率略低于三元电池外，刀片电池最大的不足在于其后期可维护性。

前文说过，刀片电池组实际上也是一种CTP方案，它的电池组内部直接就是一个个的电芯。而这些电芯并非直接放置在电池组中的，而是被各种连接件安装、并通过特殊胶水固定的。

上图可以看到电池表面明显的胶印。这种用来固定电芯的胶水可以牢牢地将电芯固定在电池组中，同时起到一定的导热、阻燃和缓冲效果，但相应地，电芯被黏在一起之后就很难再拆开。

这就导致一个问题：电池组中的单个电芯出现故障，就要直接更换整个电池组。而传统的模组化电池组，就可以通过更换单个模组来维修，这无疑大大增加了采用刀片电池车型的电池故障维修成本。

当然，这并不只是比亚迪一家面临的问题，而是所有CTP技术都需要解决的问题。例如蜂巢能源CTP和宁德时代CTP技术，都是直接用胶将电芯黏在底板上，整个电池组的含胶量都是很高的。

目前来看，可以通过超低温来破坏胶的强度，从而实现低损从CTP电池组内将单个电芯取出。但这项技术目前实现难度大、环境要求高、成本高，暂时还难以大规模的应用，所以厂商只能通过提高电芯一致性、降低单个电芯的故障概率来减少电池组的维修需求。

可见，刀片电池并没有大家想象中的那么神秘，它本质上依旧是磷酸铁锂电池。但它在结构上进行了大量的创新，从而实现了优秀的安全性。

而比亚迪敢于推出刀片电池，关键就在于比亚迪的先进工艺，包括宽幅极片的制造、高速高精度的叠片工艺等等，这些是比亚迪的核心技术，所以在这次工厂参观中许多工序也没有向我们展示。

但基于现有的刀片电池，其实还有更多可能性。如比亚迪动力电池开发中心总监孙华军所说，目前的刀片电池，实际上只是1.0的水平，未来还将推出能量密度更高、性能更强的升级产品。

同时，当消费者有需求时，磷酸铁锂材料不能满足人们的续航需求时，刀片电池生产工艺或许也会被用来生产三元锂电也说不定。