今天，我受邀參加歐拉電池工廠參觀活動(dòng)。其實(shí)作為一名偏技術(shù)領(lǐng)域的編輯，大大小小的電池工廠參觀活動(dòng)我也去過不少，比如別克的活動(dòng)，讓我從頭到尾了解到一片片電芯是經(jīng)過何種工序，變成單體、模組和電池的（相關(guān)文章點(diǎn)這里）；再比如日產(chǎn)的活動(dòng)，讓我了解到了小規(guī)模實(shí)驗(yàn)室和試裝車間是如何工作的（相關(guān)文章點(diǎn)這里）。這幾次活動(dòng)都讓我受益匪淺。但此次歐拉的活動(dòng)，卻讓我了解到了另一個(gè)電池生產(chǎn)上的關(guān)鍵問題——電芯是怎么制作的。
（本次活動(dòng)因廠商要求，無法拍攝圖片，希望大家見諒）
■ 蜂巢能源
本次我們參觀的“歐拉電池工廠”，實(shí)際上是蜂巢易創(chuàng)的工廠，蜂巢易創(chuàng)是一家動(dòng)力總成和智能互聯(lián)研發(fā)公司，可以理解為長城的零部件公司獨(dú)立出去，并獨(dú)立發(fā)布新產(chǎn)品。似乎之后長城旗下產(chǎn)品的動(dòng)力總成都由他們來研發(fā)生產(chǎn)和制造，除了燃油車的發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器外，我在該工廠內(nèi)看還到了 WEY 、歐拉、長城炮皮卡等車型的電池。
據(jù)悉，蜂巢易創(chuàng)擁有超過 16 億元投入的研發(fā)設(shè)施建設(shè)。正因如此，歐拉也獲得了從元素到電池包制造，再到整車制造、梯次回收利用的全產(chǎn)業(yè)鏈布局能力。根據(jù)長城的介紹，前面幾個(gè)環(huán)節(jié)基本已形成完整的產(chǎn)業(yè)鏈，只是最后的回收利用還在規(guī)劃和實(shí)驗(yàn)階段。
■ 做電芯就像做虎皮蛋糕？
我驚奇地發(fā)現(xiàn)，做電芯類似于做虎皮蛋糕，我們知道做虎皮蛋糕需要先做一層“虎皮”，再做一層蛋糕，然后卷起來就完事了。做電芯也是這樣子，不信你看！
要制作虎皮，你需要準(zhǔn)備蛋黃、面粉、白糖，攪拌在一起。這可不是瞎攪拌，對(duì)于三者的配比必須爛熟于心，一不小心 做的太甜了可不好。
我們可以把這些看成是三元鋰電池的正極材料——鎳鈷錳。 對(duì)于電池比較了解的朋友都知道，“三元鋰電池”的“三元”，指的就是正極材料，比如鎳鈷錳，其中鎳是電池活性的關(guān)鍵。我們常提到的“811”電池，表示的是鎳鈷錳的占比，也就是 8 成鎳，1 成鈷，1 成錳。與之前的“523”對(duì)比，明顯是大幅度提升了鎳的含量。
鎳鈷錳礦石在開采后，會(huì)變成粉末來進(jìn)行攪拌，攪拌就是將活性材料通過真空攪拌機(jī)攪拌成漿狀。這將直接影響電池的質(zhì)量和成品合格率。而且該道工序工藝流程復(fù)雜，也不是單純的“開機(jī)器攪一攪”，而是對(duì)原料配比，混料步驟，攪拌時(shí)間等等都有較高的要求。
接著我們需要給虎皮找個(gè)載體，就是底下的蛋糕了，雖然你需要自己做這個(gè)蛋糕，但在電池工藝上，底下的蛋糕是現(xiàn)成 的，那就是銅箔和鋁箔。按照歐拉的說法，這二者的厚度分別僅有 12 μm 和 6 μm。
接著我們把虎皮涂在蛋糕上，做電芯也是這樣，但由于這次做的是一千人份的“虎皮電芯”，放在案板上涂顯然是不現(xiàn)實(shí)的，于是需要引入現(xiàn)代工藝——涂布機(jī)。銅箔和鋁箔會(huì)像織布機(jī)上的布一樣卷成卷，將鎳鈷錳粉末均勻地涂在上面，這道工序稱為“涂布”。理所應(yīng)當(dāng)確保沒有顆粒、雜物、粉塵等混入極片。
▲ 圖片并非歐拉電池工廠圖片，僅用作展示涂布工藝
接著你需要把的虎皮和蛋糕壓一壓。讓他們結(jié)合的更緊一點(diǎn)，不然后面吃起來二者分離可就不好吃了。電芯也是一樣，需要把涂上的正極材料壓實(shí)，這能提升電池的能量密度，保證厚度的一致性。但如果壓得過實(shí)，極片上方會(huì)出現(xiàn)褶皺，找個(gè)不恰當(dāng)?shù)睦咏忉屜逻@種現(xiàn)象，你用手使勁按一下床單，看看床單邊緣會(huì)不會(huì)皺。對(duì)此歐拉特別加入了除皺工藝，據(jù)說很多廠家并未加入此工藝。
接著會(huì)把涂好的鎳鈷錳的大塊“織布”切片，切成適合自家電池需要的大小，切片的要求大家可以類比自己做飯切土豆片，要的就是大小均勻，避免毛刺。要知道毛刺可能會(huì)刺穿隔膜。這倒是跟虎皮蛋糕有所區(qū)別，虎皮蛋糕你可以卷完了再切，電芯得先切再卷，不然太大了不好操作。
接著切出極耳，就是電池用來和外部相連的東西。
然后我們把放在一起并壓實(shí)了的虎皮和蛋糕卷在一起，就做成了我們熟悉的虎皮蛋糕了，但是由于是卷成圓形，如果放入一個(gè)方盒子里，卷繞的形態(tài)自然是會(huì)浪費(fèi)一些空間的，所以歐拉決定改進(jìn)工藝，采用千層餅的形式，也就是由卷繞改為堆疊，這能提升單位體積/重量的帶電量，變相提升能量密度或電池容量。
接著灌入電解液，一個(gè)美味的電池就做完了。
但是這時(shí)候的電池是不帶電的，想要他帶電，使用前需要激活一下，這個(gè)不難理解，你買個(gè)新手機(jī)拿回來還得充個(gè)電不是？
這樣電芯就做完了，一個(gè)個(gè)電芯會(huì)成為一個(gè)個(gè)模組、一個(gè)個(gè)模組會(huì)成為一個(gè)個(gè) PACK、一個(gè)個(gè) PACK 會(huì)搭載在一輛輛車上……這個(gè)過程我們之前見的多了，就不多講了。
■ 大費(fèi)周章做出了什么電池？
如此費(fèi)盡心思，成就了歐拉 R1 擁有一組容量為 33 kWh，能量密度 160 Wh/kg 的電池，模組整體設(shè)計(jì)采用 6 電芯串聯(lián)，整包電池共有15個(gè)模組。單一模組的重量為11.3kg，總能量為2.26kWh，體積能量密度193Wh/L。并采用輕量化設(shè)計(jì)，能讓這個(gè)微型車擁有 351 km 的綜合續(xù)航里程，同級(jí)領(lǐng)先。
■ 如何保護(hù)這塊電池？
這塊歷盡千辛萬苦制造的模組，歐拉也投入了不少精力去保護(hù)它，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和 BMS 雙管齊下。電池的上殼體采用 SMC 復(fù)合材料，具有優(yōu)異的絕緣性、抗壓性、防腐、防爆、防火性能，保證強(qiáng)度安全的前提下實(shí)現(xiàn)輕量化設(shè)計(jì)；下殼體由鋁型材 料，在保證強(qiáng)度及剛度的前提下實(shí)現(xiàn)下殼體輕量化設(shè)計(jì)。
歐拉R1 可以實(shí)現(xiàn)碰撞檢測、過充保護(hù)、短路保護(hù)、過溫保護(hù)、過流保護(hù)、主被動(dòng)泄放、絕緣保護(hù)和高壓互鎖檢測等 8 重保護(hù)措施。BMS 系統(tǒng)可以對(duì)單體電壓和總電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，還包括低壓供電檢測和溫度檢測，以及發(fā)生事故時(shí)的電池狀態(tài)檢測，一旦存在風(fēng)險(xiǎn)將會(huì)傳輸信號(hào)立刻開啟斷電保護(hù)。
另外歐拉 R1 還 配備了加熱系統(tǒng)，加熱膜片位于模組底部，采用串聯(lián)方式對(duì)模組進(jìn)行加熱，大片加熱膜內(nèi)通過硅橡膠壓合導(dǎo)線連接，不同加熱膜之間通過接插件連接；加熱膜片下方采用泡棉支撐。動(dòng)力電池包采用低溫加熱和行車加熱熱管理策略，通過 BMS 設(shè)置加熱膜啟停閾值在模組低溫狀態(tài)時(shí)對(duì)模組進(jìn)行加熱從而提高充電效率和續(xù)航里程。對(duì)于北方冬季用車大有裨益。
實(shí)驗(yàn)方面歐拉也沒少做，滿足國標(biāo)中規(guī)定一條龍服務(wù)——機(jī)械沖擊、溫度沖擊、海水浸泡、高海拔、模擬碰撞、跌落、翻轉(zhuǎn)、擠壓、外部火燒、過溫保護(hù)、鹽霧自然跑不了，模擬碰撞、底部球擊、踩踏、長時(shí)間浸水等其他項(xiàng)目也安排上，更有心的是似乎應(yīng)用了“場景化”理念，歐拉還模擬車輛碰撞后發(fā)生翻轉(zhuǎn)事故得情況，對(duì)電池包進(jìn)行進(jìn)一步測試。
▲ 模擬碰撞+碰撞后翻轉(zhuǎn)測試試驗(yàn)驗(yàn)證
■ 未來是固態(tài)電池的天下？
此次參觀活動(dòng)中，我們還窺見了歐拉乃至長城的電池技術(shù)路線，我們知道目前是高鎳的時(shí)代，長城也不免俗，畢竟長城和歐拉還未鋪開 811 電池的應(yīng)用。再過幾年長城會(huì)研發(fā)低鈷或無鈷電池，要知道鈷礦比較貴，很多整車廠都悄咪咪入股鈷礦，比如長城和比亞迪，真是家里有礦。
固態(tài)電池這幾年也被頻頻提到，長城也是堅(jiān)定不移地看好固態(tài)電池，但對(duì)于未來的規(guī)劃透露的不是很多，只知道 2020 年底會(huì)有初步的一代固態(tài)電池而下一代量產(chǎn)固態(tài)電池則要到 2030 年了，10 年規(guī)劃還是比較長遠(yuǎn)的。
■ 邦點(diǎn)評(píng)
其實(shí)在本次活動(dòng)中，我們還簡單體驗(yàn)了歐拉 R2 的試裝車，這輛車據(jù)說會(huì)在明年 5 月上市，屆時(shí)歐拉的電池技術(shù)會(huì)更上一層樓，比起 R1 ，R2的產(chǎn)品力定然會(huì)有不小的提升。無論電池技術(shù)多么優(yōu)秀，它終究是為整車服務(wù)的，歐拉 R1 這一年來 通過努力已經(jīng)走到了細(xì)分市場的前列，在整個(gè)新能源銷量排行榜上也經(jīng)常出現(xiàn)。讓我們期待歐拉 R2上市后的表現(xiàn)，希望它不會(huì)辜負(fù)背后幾千個(gè)電池工程師的日夜操勞吧。
