告別卷時(shí)代,動(dòng)力電池將迎來(lái)3.0“疊時(shí)代”

在新能源汽車蓬勃發(fā)展的同時(shí)，我們也不得不重視新能源汽車用電安全。用中國(guó)科學(xué)院院士楊裕生在首屆《中國(guó)國(guó)際電動(dòng)汽車安全技術(shù)創(chuàng)新大會(huì)》上的話來(lái)說(shuō)：這個(gè)事情不是在今天今年引起重視，早就應(yīng)該引起重視，因?yàn)槭Щ鸬氖虑樵谇皫啄暌呀?jīng)很嚴(yán)重了。

2017年以前純電動(dòng)車燒了十幾輛，2018年國(guó)外自燃的情況也在繼續(xù)發(fā)生。保時(shí)捷在泰國(guó)充電時(shí)起火，寶馬在西班牙無(wú)故自燃，用的都是日本有名公司的電池，電池質(zhì)量在業(yè)內(nèi)應(yīng)該還是比較好的。2018年特斯拉繼續(xù)發(fā)生燃燒事件，頻率是一個(gè)月一起，撞墻起火、充電起火、無(wú)故自燃等各種各樣原因，但最后都和電池有密切的關(guān)系。

而狂人馬斯克所說(shuō)電動(dòng)車自燃率遠(yuǎn)低于燃油汽車其實(shí)并不正確，即使進(jìn)入到2019年，自燃勢(shì)頭并不減，除了國(guó)際隊(duì)代表特斯拉，中國(guó)品牌也頻繁發(fā)生安全事故。

追究其安全事故的本身，脫不開(kāi)關(guān)系的始終是電池占據(jù)大頭。

告別卷時(shí)代，動(dòng)力電池將迎來(lái)3.0“疊時(shí)代”

自從上世紀(jì)80年代鋰電池誕生以來(lái)，這種體積小、重量輕的電池迅速得到人們的青睞，并應(yīng)用到各種消費(fèi)類產(chǎn)品上，我們提升了生產(chǎn)力、方便了辦公，并且讓人們的交流更加的便捷。隨著產(chǎn)量的不斷攀升，電池廠對(duì)生產(chǎn)設(shè)備也投入了巨大的精力。

如果要概括鋰電池的發(fā)展歷程，可以理解它經(jīng)歷了1.0的3C品質(zhì)時(shí)代和2.0的傳統(tǒng)動(dòng)力電池時(shí)代，他們有一個(gè)共同點(diǎn)，就是均采用卷繞工藝。

而隨著工藝標(biāo)準(zhǔn)越來(lái)越嚴(yán)格，消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品的要求越來(lái)越高，傳統(tǒng)卷繞工藝電池發(fā)展已經(jīng)到了瓶頸，這時(shí)候行業(yè)意識(shí)到，如果沒(méi)有劃時(shí)代的變革，這種基于卷繞工藝的電池，很難滿足時(shí)代進(jìn)步需求。

因此，疊片電池橫空出世。

7月9日，蜂巢能源在河北保定召開(kāi)主題為“領(lǐng)創(chuàng)疊時(shí)代 守護(hù)芯安全”品牌戰(zhàn)略規(guī)劃及產(chǎn)品發(fā)布會(huì)，所推出的新品均為高速疊片工藝電池。

疊片工藝電池相比起卷繞工藝電池，可以在所有其他體系不變的情況下，僅僅疊片這一項(xiàng)工藝改變就會(huì)帶來(lái)五大優(yōu)勢(shì)。

這五大優(yōu)勢(shì)就是它更符合純電動(dòng)汽車對(duì)大模組、大電池的需求，也更符合車輛對(duì)電池超長(zhǎng)使用壽命的需求，更符合移動(dòng)交通工具對(duì)輕量化、長(zhǎng)續(xù)航的追求，更符合車輛對(duì)電池瞬間大功率輸出的需求，更符合車輛對(duì)長(zhǎng)期安全性和穩(wěn)定性的需求。

安全丨更符合車輛對(duì)電池長(zhǎng)期的安全性和穩(wěn)定性的要求

不管設(shè)計(jì)也好，還是對(duì)標(biāo)也好，這一切都是以安全為前提，既然疊片工藝電池能稱之為3.0疊時(shí)代，那么在安全方面自然也是要比2.0的傳統(tǒng)動(dòng)力電池時(shí)代更優(yōu)，否則如何稱之為進(jìn)化？

卷繞工藝的方形電池，在充放電循環(huán)過(guò)程中由于隨著膨脹力的增大，在卷繞拐角處內(nèi)應(yīng)力受束縛而無(wú)法釋放，導(dǎo)致拐角處發(fā)生斷裂，斷裂導(dǎo)致脫粉、毛刺等問(wèn)題，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成電池內(nèi)部短路，引起熱失控，電池危險(xiǎn)系數(shù)將增高。

相比起來(lái)，疊片工藝使用陶瓷涂布覆蓋僅有的極耳位置裸露集流體，風(fēng)險(xiǎn)更低，且疊片電池不存在拐角處受力不均勻的問(wèn)題，這會(huì)大大降低電池在循環(huán)過(guò)程中由于受力不均而導(dǎo)致的電池安全風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題。

在實(shí)際使用中，電動(dòng)汽車發(fā)生自燃除了內(nèi)部短路，還有就是過(guò)充或者擠壓造成。過(guò)充引起自燃冒煙很大程度上是因?yàn)殡姵貎?nèi)部升溫過(guò)高，疊片電芯溫升要遠(yuǎn)低于卷繞電芯，在蜂巢能源內(nèi)部對(duì)標(biāo)中，采用疊片工藝生產(chǎn)的蜂巢電芯最高溫升45℃，而采用卷繞工藝生產(chǎn)的對(duì)標(biāo)品牌電芯最高溫升達(dá)到了380℃。

車輛碰撞過(guò)程中造成很大的擠壓，企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)車輛擠壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于國(guó)標(biāo)，蜂巢能源疊片工藝電芯大面可承受200KN的擠壓力，變形量為15%；側(cè)面可承受20%的變形，頂部可承受25%的擠壓變形，這個(gè)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于目前市場(chǎng)上常用卷繞工藝電池。

續(xù)航丨更符合移動(dòng)交通工具對(duì)輕量化，長(zhǎng)續(xù)航的永恒追求

卷繞電池在卷繞拐角頂部有弧度，在空間利用率上要低于疊片電池，而疊片電池結(jié)構(gòu)充分利用電池邊角空間，在相同體積的電芯設(shè)計(jì)情況下，電芯能量密度高出約5%左右。也就好比，同樣一個(gè)方形盒子，放進(jìn)一個(gè)卷繞形式的卷紙和一疊整整齊齊的抽紙，誰(shuí)更充實(shí)？

壽命丨疊片電池符合更超常電池使用壽命的需求

在電池壽命方面，僅把卷繞工藝換成疊片工藝，電池壽命就可以提升10%，這是一個(gè)非常大的提升，直接影響到電池日常使用的衰減問(wèn)題，這意味著疊片電池衰減相比卷繞電池更慢。

在同一設(shè)計(jì)體系下，手工藝限制，疊片電池的極耳數(shù)較卷繞電池的多近一倍，其電池內(nèi)阻就會(huì)小于10%以上，電池產(chǎn)熱小，電池壽命相對(duì)長(zhǎng)于卷繞電池，疊片電池循環(huán)后期的界面穩(wěn)定性優(yōu)于卷繞電池。

卷繞電池由于其結(jié)構(gòu)沒(méi)有疊片電池的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，變形和膨脹更嚴(yán)重，會(huì)影響電池衰減性能。而同等設(shè)計(jì)條件下疊片電池的循環(huán)壽命高于卷繞電池10%左右，循環(huán)膨脹預(yù)計(jì)低40%以上。

輸出丨更符合車輛對(duì)電池瞬間大功率輸出的要求

都在說(shuō)純電動(dòng)汽車的加速很好，原本內(nèi)燃機(jī)車型只有上百萬(wàn)的超級(jí)跑車才能跑進(jìn)4秒，現(xiàn)在10幾萬(wàn)的純電動(dòng)汽車就可以達(dá)到。實(shí)際上搭載疊片工藝電池的車型加速性能會(huì)更好，當(dāng)我們測(cè)試一輛汽車瞬間加速或者爬坡能力時(shí)，其實(shí)需要大電流的輸出，正常車開(kāi)著有沒(méi)勁也是考驗(yàn)電池的輸出能力。

疊片電池比卷繞電池極耳增加一倍，因此輸出能力非常好，蜂巢能源對(duì)WEY P8車型做過(guò)夏季和冬季的標(biāo)底，電池?fù)Q成蜂巢能源生產(chǎn)51Ah疊片電池，在低電量20%的情況下，加速時(shí)間提高0.85s。特別是在零下-10℃的時(shí)候，可以使百公里加速時(shí)間提高0.54秒。

強(qiáng)大的持續(xù)放電能力，使得這款電池現(xiàn)在競(jìng)爭(zhēng)力非常強(qiáng)，據(jù)蜂巢能源透露，有很多主機(jī)廠很滿意，并且正在注冊(cè)方案準(zhǔn)備實(shí)車試驗(yàn)。

尺寸丨更符合純電底盤優(yōu)化對(duì)大模組、大尺寸的電池的要求

更大尺寸的電池一方面可以增加整車帶電量，達(dá)到更長(zhǎng)續(xù)航的目的，但是大尺寸電池也給整車的安全帶來(lái)不確定性。在未來(lái)的純電動(dòng)汽車發(fā)展過(guò)程中，不僅需要長(zhǎng)續(xù)航更需要高安全，因此對(duì)電池的尺寸要求極高。從圖中，我們可以看出，當(dāng)純電動(dòng)汽車發(fā)生碰撞時(shí)只有中間的一塊細(xì)長(zhǎng)區(qū)域是最安全的。

這種放在安全區(qū)域內(nèi)，催生了對(duì)大模組、大尺寸的需求，看到市場(chǎng)上有的常見(jiàn)VDA尺寸的變芯，已經(jīng)達(dá)到卷繞電池的極限。

當(dāng)電池進(jìn)一步變長(zhǎng)，高度在乘用車上一般有更大的變化，隨著這個(gè)電池越來(lái)越長(zhǎng)，卷繞工藝實(shí)現(xiàn)也將會(huì)越來(lái)越困難，就需要更寬、更長(zhǎng)的極片，在生產(chǎn)的時(shí)候面臨諸多不確定性，這時(shí)候疊片電池就能發(fā)揮最大的優(yōu)勢(shì)。

高速疊片工藝效率低，蜂巢能源率先量產(chǎn)

安全、續(xù)航、輸出、壽命、尺寸多方面全面占有優(yōu)勢(shì)，毫無(wú)疑問(wèn)疊片電池未來(lái)將成為新能源汽車動(dòng)力電池的主流，所以目前包括松下、三星SDI、CATL等行業(yè)頭部企業(yè)都有在2022年之后導(dǎo)入疊片工藝的計(jì)劃。

一個(gè)必須正視的現(xiàn)實(shí)是，盡管疊片工藝對(duì)于動(dòng)力電池性能的提升優(yōu)勢(shì)明顯，但擺在產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)面前的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題是，受制于設(shè)備、工藝、制造、效率等的瓶頸，疊片工藝在實(shí)際的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用中還面臨著諸多難題，這也成為動(dòng)力電池行業(yè)發(fā)展過(guò)程中的阻礙。

針對(duì)此痛點(diǎn)，蜂巢能源聘請(qǐng)了國(guó)內(nèi)外資深疊片設(shè)備與工藝專家，在該領(lǐng)域進(jìn)行了持續(xù)的投入和攻關(guān)，目前已完成行業(yè)首例45度旋轉(zhuǎn)式高速疊片的開(kāi)發(fā)與導(dǎo)入，疊片效率可達(dá)0.6s/pcs/單工位，疊片效率超出行業(yè)傳統(tǒng)疊片設(shè)備單工位效率的40%，輔助時(shí)間從原來(lái)的10秒縮短到7.5秒。

同時(shí)，蜂巢疊片設(shè)備開(kāi)發(fā)技術(shù)團(tuán)隊(duì)也在聯(lián)合國(guó)內(nèi)外優(yōu)秀疊片設(shè)備供應(yīng)商，研發(fā)更高速疊片設(shè)備，截至現(xiàn)在，已完成0.45s/pcs/單工位疊片速度驗(yàn)證與樣機(jī)的開(kāi)發(fā)制作， 2023年預(yù)計(jì)可實(shí)現(xiàn)0.25s/pcs/單工位疊片設(shè)備開(kāi)發(fā)。

通過(guò)工藝技術(shù)的升級(jí)，生產(chǎn)過(guò)程的高要求，生產(chǎn)工藝過(guò)程的嚴(yán)格控制，蜂巢能源讓疊片技術(shù)效率已經(jīng)不再成為瓶頸，讓高速疊片工藝的率先量產(chǎn)變成了現(xiàn)實(shí)。

引領(lǐng)動(dòng)力電池3.0“疊時(shí)代”，AI工廠賦能智能制造

動(dòng)力電池“疊時(shí)代”的全面開(kāi)啟，對(duì)于生產(chǎn)制造的效率提升、環(huán)境控制、制程控制提出嚴(yán)格要求，這也倒逼行業(yè)需要加快通過(guò)智能制造以及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的深度融合來(lái)賦能動(dòng)力電池制造。因此，AI工廠這一未來(lái)工廠也隨之而來(lái)。在規(guī)劃中，蜂巢能源全球六大生產(chǎn)制造基地將全面導(dǎo)入AI工廠建設(shè)規(guī)劃。

在產(chǎn)能規(guī)劃上，蜂巢能源位于常州金壇的項(xiàng)目一期規(guī)劃產(chǎn)能4GWh，預(yù)計(jì)2019年10月份量產(chǎn)，二期項(xiàng)目規(guī)劃8GWh，同時(shí)還和捷威動(dòng)力合資在鹽城規(guī)劃建設(shè)3GWh的軟包電池項(xiàng)目。而歐洲工廠園區(qū)總用地400畝(27公頃)，廠房采取多層結(jié)構(gòu)，項(xiàng)目分二期實(shí)施，一期建設(shè)2020年度啟動(dòng)，2022年度建成投產(chǎn)。

疊片的性能優(yōu)勢(shì)已經(jīng)是行業(yè)共識(shí)，隨著設(shè)備技術(shù)路線升級(jí)，基于疊片工藝的電池價(jià)格將會(huì)持續(xù)下降，在以蜂巢能源為代表的企業(yè)的助推下，動(dòng)力電池行業(yè)“疊時(shí)代”將全面開(kāi)啟。