7月9日，邦老師在保定參加了 “蜂巢能源”的品牌及戰(zhàn)略發(fā)布會(huì)，這是長(zhǎng)城汽車旗下一家專攻動(dòng)力電池技術(shù)的品牌，去之前邦老師就想，作為一家電池企業(yè)和在車企背后的供應(yīng)商，相比于寧德時(shí)代、比亞迪、國(guó)軒高科這樣的老牌大廠，它有什么優(yōu)勢(shì)值得關(guān)注呢？
連技術(shù)宣講帶參考，一天下來，干貨滿滿，見多識(shí)廣的邦老師也不禁感慨，難怪長(zhǎng)城車型航價(jià)比這么高，這家“新生”電池其實(shí)壓根兒就是“老炮”，而且在技術(shù)研發(fā)和創(chuàng)新方向選擇上還挺有料，本文略長(zhǎng)，前方高能預(yù)警，對(duì)干貨感興趣的同學(xué)且聽邦老師慢慢道來。
■ 蜂巢能源的身世背景
首先還是要先交待下“蜂巢”的背景：
蜂巢新能源科技有限公司的前身是長(zhǎng)城汽車動(dòng)力電池事業(yè)部，該部門自2012年起開展電芯預(yù)研工作，2016年12月成立動(dòng)力電池事業(yè)部，2018年2月獨(dú)立為蜂巢新能源科技有限公司。蜂巢的中公司位于江蘇省常州市，并在全球設(shè)有7個(gè)研發(fā)中心（分布在中、日、韓、美、印）和6個(gè)制造基地（中、歐、北美）。此次邦老師“惠臨”的保定研發(fā)中心，占地106畝，投資10億元，是現(xiàn)階段主要的研發(fā)基地。
蜂巢的研發(fā)方向，包含下一代電池材料、電芯、模組、電池系統(tǒng)、BMS、儲(chǔ)能系統(tǒng)和太陽能技術(shù)。在其目前的1750名員工中，研發(fā)人員達(dá)到1030人，歐美日韓印專家都有。2017年至今，已投入研發(fā)費(fèi)用7億多元，按規(guī)劃，到2020年研發(fā)投入約30億元，到2025年全球工廠建設(shè)計(jì)劃投入超260億元。2025年國(guó)內(nèi)規(guī)劃產(chǎn)能達(dá)到76GWh，在全球達(dá)到100GWh。
至于為何要脫離長(zhǎng)城汽車獨(dú)立經(jīng)營(yíng)？邦老師理解，在WEY和歐拉品牌下推出了三款新能源車型后，基于時(shí)代大潮和廣闊市場(chǎng)需求推動(dòng)，蜂巢的誕生也是水到渠成的事，并且不能只限于服務(wù)長(zhǎng)城汽車，積極開拓外部客戶和全球客戶成為必然，蜂巢的目標(biāo)不但要獨(dú)立發(fā)展，也要獨(dú)立上市。
蜂巢自詡為“最懂汽車的電池專家”和“疊時(shí)代開拓者”，前者不難理解，因?yàn)槠浠蚴紫仁窃燔囌撸笳呔陀幸馑剂?，如何理解我們后面逐漸展開。
■ 蜂巢有什么看家本領(lǐng)？（關(guān)鍵技術(shù)方向）
該如何理解和總結(jié)蜂巢的技術(shù)方向呢？其實(shí)概念上也很好總結(jié)，那就是：
高速疊片方形鋁殼電池為重點(diǎn)，軟包電池為輔，不做圓柱形電芯。
其中高速疊片是工藝，方形和軟包是我們熟悉的電芯形態(tài)?；谡囆袠I(yè)平臺(tái)化發(fā)展和電池安全至上的大趨勢(shì)，蜂巢選擇了以方形形態(tài)為主，軟包為輔，放棄了更多用于定制化路線且管理難度更大的圓柱電芯。
此外，蜂巢在其未來技術(shù)路線中還規(guī)劃了無鈷、四元兩種特殊材料構(gòu)成和固態(tài)電池的發(fā)展方向。
也就是說，重中之重，首先在于工藝路線的選擇，其次才是材料，包括正極材料（無鈷和四元）以及電解質(zhì)（固態(tài)）的選擇。疊片工藝、無鈷材料、四元材料——理解這3個(gè)概念，基本上就知道蜂巢的斤兩和技術(shù)路線了。下面我們逐一解釋：
1高速疊片工藝
要理解疊片工藝，首先要知道鋰電池的生產(chǎn)工藝流程，邦老師這里暫且將其簡(jiǎn)化為以下幾步；
1）制漿
2）涂布
3）分切
4）卷繞/疊片
5）組裝
6）注液
我們能看到，在分切和組裝之間的工序，卷繞和疊片是兩個(gè)分支選項(xiàng)：二者都是針對(duì)正負(fù)極片和隔膜的組合工藝。其中卷繞工藝是當(dāng)下普遍采用的“成熟工藝”，普及度和成熟度非常高，但蜂巢認(rèn)為，沒有劃時(shí)代的變革，僅基于現(xiàn)有卷繞工藝的改善，很難滿足電動(dòng)汽車的進(jìn)一步發(fā)展需求。因此決定率先攻克和引領(lǐng)疊片路線，在全球范圍內(nèi)首推方形鋁殼電芯，高速疊片工藝。
▲卷繞和疊片工藝流程的異同。
首先，疊片工藝相較于卷繞工藝有多種好處，邦老師總結(jié)為以下4點(diǎn)：
1).能量密度：卷繞工藝由于其工藝特性，空間利用率不足，所以能量密度不如疊片工藝（差距大約5%）。如下圖：
2).結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性：循環(huán)使用過程中，正負(fù)極片會(huì)有膨脹，而卷繞拐角處的內(nèi)外層內(nèi)應(yīng)力不一致，導(dǎo)致卷繞的電芯會(huì)發(fā)生波浪狀變形，導(dǎo)致電流分布不均，加速了內(nèi)部結(jié)構(gòu)的更加不穩(wěn)定。疊片的電芯不存在拐角內(nèi)應(yīng)力，每層膨脹相近，故可保持平整界面良好。
3)安全性：卷繞方形電池的絕緣結(jié)構(gòu)過于繁雜，在循環(huán)過程中也是由于膨脹的發(fā)生，拐角處內(nèi)應(yīng)力受束縛無法釋放，易發(fā)生斷裂，導(dǎo)致脫粉，毛刺會(huì)造成內(nèi)部短路，引起熱失控；疊片工藝則不存在相應(yīng)的應(yīng)力問題。
4).循環(huán)壽命：同設(shè)計(jì)體系下，疊片工藝比卷繞工藝的電池極耳數(shù)多近一倍，其電芯內(nèi)阻會(huì)小10%以上，電芯產(chǎn)熱小，對(duì)壽命影響就小。卷繞電芯變形和膨脹更嚴(yán)重，影響電芯衰減性能，同設(shè)計(jì)下疊片工藝循環(huán)壽命高10%。循環(huán)膨脹預(yù)計(jì)低40%以上。
除去以上，成本方面，疊片工藝的前景也更好，原因我們可以簡(jiǎn)單理解為卷繞工藝更“廢料”就好了。但是問題來了，既然疊片有這么多好處為何，為何當(dāng)下確實(shí)“卷繞”大行其道？這里就需要解釋下生產(chǎn)工藝和“高速”的概念了。
所謂的高速疊片工藝，指的是自動(dòng)化完成疊片工序流程的工藝，這個(gè)速度高低對(duì)應(yīng)的自然是生產(chǎn)效率，更多是相對(duì)于卷繞工藝而言。目前蜂巢已完成行業(yè)首例45 度旋轉(zhuǎn)式高速疊片的開發(fā)與導(dǎo)入使用，疊片效率以單工位計(jì)，可達(dá)0.6秒/片。并且目前已完成0.45秒/片疊片速度驗(yàn)證與樣機(jī)的開發(fā)制作（第2代），未來2023 年預(yù)計(jì)可實(shí)現(xiàn)0.25秒/片單工位疊片設(shè)備開發(fā)（第3代），彼時(shí)，高速疊片工藝即可達(dá)到和主流卷繞工藝相當(dāng)?shù)纳a(chǎn)效率。目前涉及第3代設(shè)備的申報(bào)專利達(dá)10 多項(xiàng)，已實(shí)現(xiàn)從專利布局到設(shè)備開發(fā)的無縫對(duì)接。
▲第一代疊片機(jī)為合作開發(fā)，二代三代都將擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。
▲蜂巢的高速疊片機(jī)
2 新材料——無鈷正極材料NMx
作為三元鋰電池的正極材料之一，鈷由于其稀缺性，成為戰(zhàn)略性的稀有金屬資源。全球66％的鈷產(chǎn)量都出自政局不穩(wěn)定的剛果（金），導(dǎo)致其儲(chǔ)量有限、價(jià)格攀升，成為新能源汽車發(fā)展的掣肘。而鈷材料在其中的作用，主要在于保持化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不出問題。受市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)及嚴(yán)峻形勢(shì)的影響，蜂巢正在積極研發(fā)無鈷正極材料，相比當(dāng)下流行的高鎳路線（如NCM811），性能相近，而材料成本顯著減低10-15%（取決于鈷價(jià)波動(dòng)），可完全擺脫正極材料對(duì)鈷的依賴，相關(guān)產(chǎn)品蜂巢計(jì)劃于2020年第二季度實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。
3 新材料——四元材料NCMA
基于電動(dòng)汽車對(duì)能量密度的“無止境追求”，NCA和 NCM早晚要走到盡頭。NCMA四元材料的做法，是在高鎳三元的基礎(chǔ)上增加鋁元素，同時(shí)改變石墨負(fù)極的常規(guī)做法，增加硅碳層，使得負(fù)極嵌入和脫出離子的能力以及在高倍率充放電時(shí)枝晶產(chǎn)生的概率大大降低。據(jù)介紹，相較于NCM811材料，該四元材料動(dòng)力電池的容量更高、壽命更長(zhǎng)、安全性更好，最終呈現(xiàn)在動(dòng)力電池上就是容量更高、壽命更長(zhǎng)、安全性更好。相關(guān)產(chǎn)品蜂巢計(jì)劃于 2020年第二季度實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。
■ 目前有哪些產(chǎn)品？
目前，蜂巢能源能夠量產(chǎn)的最先進(jìn)動(dòng)力電池產(chǎn)品仍是NCM811材料電池。有意思的是蜂巢高速疊片電池的分類方式，蜂巢按“場(chǎng)景化”的方式將其分為3類，具體為：定位城際出行的“豐巢”，定位營(yíng)運(yùn)共享的“固巢”，定位短途代步的“智巢”。
1.在運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景下，蜂巢能源開發(fā)了86Ah電芯和172Ah模組，模組能量密度達(dá)210Wh/kg，可保證運(yùn)營(yíng)車型里程在400km以上，實(shí)現(xiàn)2C快充，實(shí)現(xiàn)充電時(shí)長(zhǎng)在 30min以內(nèi)，電芯壽命超2500次，可以保證整車質(zhì)保達(dá)到5年50萬的要求，符合出租網(wǎng)約車日常使用場(chǎng)景，并解決無后顧之憂。
2.對(duì)于短途市內(nèi)代步場(chǎng)景，蜂巢能源選擇以軟包電池切入，與復(fù)星旗下捷威動(dòng)力共同組建軟包電芯產(chǎn)線，打造低成本高能量密度三元軟包56Ah電芯，電芯能量密度可達(dá)260wh/kg，同時(shí)兼顧快充性能，適配VDA標(biāo)準(zhǔn)尺寸模組。該款電芯和模組主要針對(duì)市內(nèi)代步短里程A00車型，提升續(xù)駛里程至350km，有效降低整車能耗。
3.針對(duì)城際出行，蜂巢能源基于不同的產(chǎn)品定位又做了進(jìn)一步細(xì)分，對(duì)于高端PHEV車型、A級(jí)家用車和高端豪華車三個(gè)細(xì)分領(lǐng)域做了產(chǎn)品開發(fā)：
a) 對(duì)于城際出行場(chǎng)景下的A級(jí)家用車，蜂巢能源采用了與運(yùn)營(yíng)版相同尺寸的92Ah 811三元材料體系電芯，可使主流A級(jí)車型將續(xù)駛里程從400km提升至500km，大大降低用戶 “里程焦慮”，消除高速路行駛隱患，進(jìn)一步接近傳統(tǒng)燃油車使用場(chǎng)景。
b) 在高端豪華車型上，蜂巢能源開發(fā)了811體系的電芯，負(fù)極升級(jí)為硅碳后，電芯容量可達(dá) 137Ah，單體能量密度可以達(dá)到165wh/kg，搭配柔性化大模組，可適配B級(jí)以上高端豪華性能車型，續(xù)駛里程可達(dá)到500km。
c) 在高端PHEV車型上，蜂巢能源采用51Ah PHEV電芯，模組可使插電式混合動(dòng)力車型純電續(xù)駛里程從50km提升至80km，同時(shí)，基于疊片電芯超高的功率特性及循環(huán)壽命確保在加速、低溫等更加優(yōu)異的用戶體驗(yàn)。未來，該產(chǎn)品將配套長(zhǎng)城旗下WEY P8等車型。
針對(duì)純電動(dòng)平臺(tái)化的需求，蜂巢能源開發(fā)了156Ah和117Ah全新標(biāo)準(zhǔn)尺寸電芯及大模組，單體能量密度達(dá)255Wh/kg，在pack上，可根據(jù)車型軸調(diào)整模組用量，拓展性極強(qiáng)，整車可覆蓋A0~D級(jí)轎車、SUV、MPV等，續(xù)駛里程400~600km，可實(shí)現(xiàn)對(duì)燃油車的取代。
具體性能取向和產(chǎn)品類型，看下面幾張圖就大概明白了。
▲強(qiáng)調(diào)循環(huán)壽命、充電速度的運(yùn)營(yíng)需求。
▲市內(nèi)代步需求強(qiáng)調(diào)成本和能量密度。
▲城際出行需求強(qiáng)調(diào)放電性能和循環(huán)壽命。
另據(jù)數(shù)據(jù)，2019年5月，蜂巢能源PACK裝機(jī)量為207.9MWh，環(huán)比增長(zhǎng)1305%，排名國(guó)內(nèi)第6位。裝車量為607 8輛，為長(zhǎng)城汽車提供配套。此外，蜂巢能源還在與寶馬和PSA進(jìn)行業(yè)務(wù)洽談，我們也在參觀實(shí)驗(yàn)室時(shí)看到了部分正在驗(yàn)證的電池PACK產(chǎn)品。
■ 邦點(diǎn)評(píng)
作為一家電池和科技公司，蜂巢的愿景是“讓人類可以輕松獲得和使用可持續(xù)的能源。”品牌主張是“因創(chuàng)新而前進(jìn)”，其核心在于創(chuàng)新。其總經(jīng)理?xiàng)罴t新解釋的很坦誠(chéng)：“當(dāng)下國(guó)內(nèi)的電池市場(chǎng)已形成“市場(chǎng)寡頭效應(yīng)“，排名前兩家的電池企業(yè)市占率約占80%，而蜂巢正式誕生和投產(chǎn)的時(shí)間，是處于后補(bǔ)貼時(shí)代，上來就要以市場(chǎng)規(guī)則生存和競(jìng)爭(zhēng)，所以我們看到，蜂巢瞄準(zhǔn)的更多是下一代的材料和技術(shù)。
僅單方面宣講顯然不足以證明自身的正確性和領(lǐng)先性，這一點(diǎn)蜂巢經(jīng)過調(diào)研，包括寧德時(shí)代和日韓頭部電池企業(yè)在內(nèi)，都不約而同的規(guī)劃了疊片工藝路線，只不過都是在未來幾年以后。借此時(shí)代契機(jī)打一場(chǎng)時(shí)間和空間的錯(cuò)位戰(zhàn)，這也許就是蜂巢能源“疊時(shí)代開拓者”的底氣所在。
