上海國(guó)際車展作為全球最具影響力的汽車行業(yè)盛會(huì)之一,已經(jīng)成為汽車行業(yè)未來發(fā)展趨勢(shì)的風(fēng)向標(biāo)。
中國(guó)是世界公認(rèn)的引領(lǐng)汽車電動(dòng)化浪潮的核心市場(chǎng),電動(dòng)汽車的眾多核心技術(shù)也將由中國(guó)市場(chǎng)開創(chuàng)引領(lǐng)。2019年上海車展充分印證了這一點(diǎn)。一家名為“蜂巢能源”的動(dòng)力電池新秀企業(yè)首次參展,其高速疊片方形鋰離子電池系列產(chǎn)品引發(fā)業(yè)界震動(dòng),引領(lǐng)動(dòng)力鋰電池——電動(dòng)汽車的“心臟”——升級(jí)進(jìn)入一個(gè)全新的“疊時(shí)代”。
從3C到汽車 鋰電池在迭代中升級(jí)
從1972年首塊可充電鋰電池面世至今,鋰電池在原材料和生產(chǎn)工藝方面呈螺旋式進(jìn)步。鋰電池從理想走進(jìn)現(xiàn)實(shí),實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化。
日本索尼公司是商用鋰電池1.0時(shí)代的締造者。其推出的卷繞工藝鋰電池廣泛應(yīng)用于手機(jī)、相機(jī)、筆記本電腦等3C消費(fèi)電子領(lǐng)域。今天看來,這種3C類鋰電池在安全、能量密度、循環(huán)壽命等方面仍然存在很多待改進(jìn)的空間,而在當(dāng)時(shí)索尼公司此舉已屬難能可貴。
進(jìn)入二十一世紀(jì),有人開始將這種卷繞電池應(yīng)用到汽車上,鋰電池2.0時(shí)代就此開啟。此時(shí)的鋰電池比索尼當(dāng)年的產(chǎn)品已經(jīng)有了很大進(jìn)步,但仍然采用傳統(tǒng)卷繞工藝,其本質(zhì)只能算是3C鋰電池的改進(jìn)版。
電動(dòng)汽車平臺(tái)化 呼喚動(dòng)力電池邁入3.0
2017年后,能源危機(jī)和環(huán)境危機(jī)的雙重壓力之下,歐洲各國(guó)紛紛發(fā)布燃油車禁售時(shí)間表,給主營(yíng)燃油車的大眾、奔馳和福特們帶來了巨大壓力,他們不得不重新考慮加快發(fā)展電動(dòng)汽車。而在中國(guó),新能源汽車勢(shì)力在國(guó)家政策的支持下更如雨后春筍般蓬勃發(fā)展。
全行業(yè)重視之下,電動(dòng)汽車由“油改電”迅速升級(jí)到標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)化。短短幾年時(shí)間,大眾、寶馬、奔馳和沃爾沃各自推出了MEB、FSAR、EVA和MEP電動(dòng)車平臺(tái)。自主品牌領(lǐng)軍者長(zhǎng)城也推出了電動(dòng)車專用的ME平臺(tái)。純電動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)化趨勢(shì)對(duì)動(dòng)力電池提出了標(biāo)準(zhǔn)化、大容量和大尺寸的直接需求,這不僅預(yù)示著未來方形電池將成為動(dòng)力電池的主流,更對(duì)動(dòng)力電池的工藝品質(zhì)提出了全面升級(jí)的要求。
在此之前,方形動(dòng)力電池生產(chǎn)工藝主要以卷繞為主。卷繞工藝非常成熟,成本也相對(duì)較低,但在電動(dòng)車平臺(tái)化發(fā)展趨勢(shì)面前,卷繞工藝明顯開始力不從心。比如在電池能量密度提升方面,專家們嘗試用硅負(fù)極替代傳統(tǒng)的石墨負(fù)極。硅材料易膨脹,加之卷繞式極組容易出現(xiàn)最內(nèi)圈極片斷裂問題,進(jìn)而限制了硅材料的添加量,電池能量密度的提升有限,同時(shí)存在較大的安全隱患,影響電池使用壽命。
此時(shí),方形電池采用疊片工藝開始顯露出巨大優(yōu)勢(shì)。
蜂巢能源開辟鋰電“疊時(shí)代”
和卷繞工藝相比,疊片工藝具備天然的優(yōu)勢(shì)。疊片式極組呈長(zhǎng)方形,幾乎可以充滿方形殼體空間;而卷繞式極組呈橢圓形,必然造成殼體四角的空間浪費(fèi)。另外,卷繞式極組長(zhǎng)時(shí)間使用后容易扭曲,兩側(cè)圓弧處斷裂造成內(nèi)部短路。未來方形電池做大做長(zhǎng),電池管理更加簡(jiǎn)易高效,可以更好地適應(yīng)電動(dòng)汽車模塊化生產(chǎn),這也是圓柱電池所不具備的優(yōu)勢(shì)。
在產(chǎn)品性能方面,疊片工藝生產(chǎn)的方形電池優(yōu)勢(shì)明顯:因?yàn)闃O組有更好的結(jié)構(gòu)適應(yīng)性,電池變形和膨脹的幾率大幅下降;邊緣結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單,電池安全性更高;能量密度可以相應(yīng)提高5%;循環(huán)壽命提升10%-20%;內(nèi)阻更低,可以實(shí)現(xiàn)更高倍率放電;電池的規(guī)格更加靈活,一致性更佳。疊片工藝相比卷繞工藝,相當(dāng)于激光焊接相比普通釬焊一樣,通過生產(chǎn)工藝的革命性升級(jí),大幅度提升產(chǎn)品的性能。
當(dāng)然,疊片工藝也面臨很多需要克服的問題:工藝門檻更高,生產(chǎn)成本有所提升等,其中最大的難題是生產(chǎn)效率。日韓廠商曾經(jīng)攻關(guān)疊片工藝,但是生產(chǎn)效率提升始終無法取得實(shí)質(zhì)上的突破。
蜂巢能源在疊片工藝的技術(shù)突破,一舉改變目前動(dòng)力電池的困境。它在世界范圍內(nèi)首創(chuàng)了方形電池應(yīng)用高速疊片工藝,并創(chuàng)造性地解決了疊片工藝一直難以突破的效率問題。傳統(tǒng)疊片工藝效率為每片約1秒,這個(gè)速度無法和卷繞工藝競(jìng)爭(zhēng)。蜂巢能源一期工廠的疊片工藝效率已達(dá)到0.6秒;二期工廠的疊片效率將會(huì)提升至0.45秒,這個(gè)效率已經(jīng)非常接近卷繞工藝;正在開發(fā)的三期將突破性地達(dá)到0.25秒,實(shí)現(xiàn)后將超越卷繞工藝效率。蜂巢能源的高速疊片工藝還采用改進(jìn)優(yōu)化的熱覆合工藝,讓極片制成更加穩(wěn)定,后期電芯界面穩(wěn)定,性能保持更好。蜂巢能源正在與歐洲頂級(jí)車企深入合作,工廠按照世界一流標(biāo)準(zhǔn)建設(shè),產(chǎn)線自動(dòng)化率高達(dá)95%,大幅降低人工干預(yù)帶來的品質(zhì)影響,全制程良率高達(dá)97%,為應(yīng)用高速疊片工藝鋪平了道路。
疊片工藝靈活,易擴(kuò)展,可以靈活設(shè)計(jì)疊片尺寸,生產(chǎn)不同規(guī)格和尺寸的電池,甚至可以推出超長(zhǎng)電池和特種電池,充分滿足不同行業(yè)和客戶的需求。隨著蜂巢能源方形疊片電池的推出,動(dòng)力電池邁入“疊時(shí)代”已經(jīng)勢(shì)在必行。
后來居上 蜂巢能源優(yōu)勢(shì)大揭秘
此次上海車展,蜂巢能源首次亮相,帶來了多種規(guī)格的NCM811體系方形疊片電池,其中全球首發(fā)的一款NCM811三元正極材料配SiOx/石墨負(fù)極、容量為137Ah的方形鋁殼疊片電池,實(shí)際能量密度高達(dá)265Wh/kg。作為動(dòng)力電池領(lǐng)域的新秀,蜂巢能源能夠拿出如此先進(jìn)的電池,甚至引領(lǐng)開創(chuàng)了一個(gè)動(dòng)力電池的全新時(shí)代實(shí)屬難能可貴。
先進(jìn)的高速疊片工藝代表著行業(yè)發(fā)展方向,而國(guó)內(nèi)外動(dòng)力電池行業(yè)幾百家,其中不乏有幾十年研發(fā)積累的電池行業(yè)巨頭,為什么是發(fā)展歷史并不算長(zhǎng)的蜂巢能源率先發(fā)現(xiàn)和引領(lǐng)規(guī)模化應(yīng)用?
首先,懂汽車是其極為重要的基因優(yōu)勢(shì)。蜂巢能源脫胎于知名車企,懂車的基因早已融入血液,其對(duì)汽車行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)的敏銳感知遠(yuǎn)超一般動(dòng)力電池企業(yè)。對(duì)車規(guī)級(jí)的電池品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的理解與把握更令多數(shù)靠電池技術(shù)起家的動(dòng)力電池企業(yè)無法企及。
其次,蜂巢能源在人才和資金方面優(yōu)勢(shì)明顯。蜂巢能源的技術(shù)研發(fā)平臺(tái)覆蓋全球,核心技術(shù)專家多達(dá)700余人,其中不乏來自三星等世界一流企業(yè),與世界前沿技術(shù)同步。同時(shí),背靠車企的“大樹”,蜂巢能源的資金投入有充分保障。動(dòng)力電池行業(yè)企業(yè)有幾百家,但是良莠不齊,大多數(shù)實(shí)力薄弱,無人無錢投入專業(yè)研發(fā),不掌握核心技術(shù),對(duì)于成本更高、投資更大的革命性工藝革新,既無心力,更無能力。
此外,行業(yè)內(nèi)目前規(guī)模較大的傳統(tǒng)電池廠也有可能關(guān)注到“疊時(shí)代”來臨的趨勢(shì),但主動(dòng)投資意愿不強(qiáng)。這些規(guī)模龐大的企業(yè),普遍在行業(yè)耕耘多年,保持著固有的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和龐大的固有資產(chǎn),這將成為他們投身新產(chǎn)業(yè)革命的巨大包袱。正如大眾福特們不到萬不得已不愿轉(zhuǎn)身新能源汽車一樣,他們?cè)趥鹘y(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域有著太多的成本、專利、地位不愿放棄。而蜂巢能源這樣的鋰電新勢(shì)力直接站在巨人肩上登高望遠(yuǎn),輕松上陣,以最新理念、最高標(biāo)準(zhǔn)直接殺入,甚至直接開創(chuàng)一個(gè)時(shí)代。
當(dāng)然,作為新進(jìn)入者的蜂巢能源,也必須有投資新技術(shù)的足夠動(dòng)力。作為后來者如果仍然踏入傳統(tǒng)跑道進(jìn)行追趕,面對(duì)資歷更深的巨頭企業(yè)強(qiáng)大的技術(shù)專利和市場(chǎng)優(yōu)勢(shì),難度可想而知。
歷史沒有假設(shè),蜂巢能源開創(chuàng)的動(dòng)力電池“疊時(shí)代”已經(jīng)來了!
寫在最后
動(dòng)力電池的技術(shù)正在快速發(fā)展,它的原材料技術(shù)突飛猛進(jìn),生產(chǎn)工藝日新月異。由蜂巢能源強(qiáng)制啟動(dòng)的疊片時(shí)代,已經(jīng)成為行業(yè)發(fā)展方向。而在蜂巢能源投資的激勵(lì)和壓力下,業(yè)界將很快形成疊片時(shí)代的投資熱潮,中國(guó)動(dòng)力電池工藝技術(shù)的迅速發(fā)展,也將助力中國(guó)繼續(xù)保持其在全球新能源汽車領(lǐng)域的領(lǐng)先位置。
關(guān)于蜂巢能源引領(lǐng)動(dòng)力電池的發(fā)展,值得行業(yè)持續(xù)關(guān)注。
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