續航、安全、壽命、價格，是電動汽車與傳統燃油車正面交鋒必須翻越的四座大山，如何通過電池環節的技術攻關與產品升級，來快速提升產品性能，是主機廠和動力電池供應商一直努力的方向。
做為長城控股旗下的新能源業務板塊，蜂巢能源從設立起就目標明確：以方形電池高速疊片工藝和車規級開發標準來做動力電池，率先將高速疊片工藝創新應用於方形鋁殼電芯。
7月9日，蜂巢能源在河北保定召開品牌戰略規劃及產品發佈會，對外發布針對不同應用場景的疊片工藝系列動力電池產品，同時還發布了無鈷材料和四元材料電芯產品，並宣佈將斥資20億歐元在歐洲建設電池工廠。
電池也可以“無鈷”
動力電池作為電動汽車的核心三電之一，安全和成本問題是當下汽車電動化亟待解決的產業痛點，安全是電動汽車發展的底線，也是消費者關切的頭等大事，而成本能否下降，直接影響著電動汽車能否與燃油車未來真正的PK。因此在雙重壓力下，倒逼動力電池及產業鏈企業在現有材料體系的基礎上不斷探尋新的方向。
現有三元體系的鋰離子動力電池中，正極材料的成本佔比達到30%-45%，以523體系為例，鈷在其中的佔比達20%，作為戰略性資源，鈷的價格波動將會直接影響到最終電芯的成本。
在以高鎳體系為共識的前提下，包括松下、LG、寧德時代等國際主流動力電池企業都在將低鈷及無鈷化電池作為下一代動力電池的研發方向。
蜂巢能源總經理楊紅新
因此，蜂巢能源研發出基於無鈷材料的電芯產品。蜂巢能源總經理楊紅新介紹，無鈷材料性能可以達到NCM811同等水平，材料成本降低5-15%，相應帶來的電芯BOM成本可以降低約5%，且會讓材料不受戰略資源影響。
無鈷化關鍵技術有兩個，一是摻雜無未成對的電子自旋的特定元素，減弱電子超交換的現象，降低Li/Ni混排，提高電性能；二是摻雜M-O鍵能大的元素，減緩晶體在充放電過程的體積變化，穩定結構，提高循環壽命和安全性。
圍繞上述兩大關鍵技術，蜂巢能源已經完成了研發攻關，據悉，蜂巢能源的無鈷電芯產品於2018年3月正式立項。通過摻雜技術改進了無鈷材料在充放電的可逆性和結構穩定性，電壓平臺達3.87V，比811高出0.04V（3.83V）。
在產品規劃上，預計將在年底前完成材料開發，在2020年3月完成材料體系的進一步優化，4月實現材料中試，8月體系定型，2021年11月將實現無鈷電芯的SOP。
四元電池兼顧能量密度與安全
對於電動汽車更高續航的追求，讓動力電池的高鎳化已經成為行業共識，但如何平衡能量密度提升之後的安全性能，是當下必須正視的問題。
清華大學教授、中國科學院院士歐陽明高在2019世界新能源大會上曾指出，目前最為緊迫的一項任務就是如何把安全的平衡點提升到300Wh/kg的能量密度。
楊紅新表示，基於此，蜂巢能源率先開發出四元正極材料，並基於該材料發佈全球首款四元材料電芯。
據瞭解，蜂巢能源開發的四元材料，在NCM體系的基礎上摻雜Mx，Mx摻雜會使一次顆粒之間的邊界強度增強，因此會減少在有害的相轉變過程中微隙的形成。使其循環性能優於NCM811材料，同時能實現耐熱更好、產氣少、安全性更高的特點。最終呈現在動力電池上就是容量更高、壽命更長、安全性更好。
蜂巢能源四元材料電芯項目於2018年9月立項，將在今年年底前完成材料開發，預計將於2020年實現材料SOP，將在2022年11月實現基於四元材料的電芯SOP。
賦能三大應用場景
根據電動汽車不同的用途，蜂巢能源還開發了一個電池技術平臺，針對包括營運共享、短途代步、城際出行等不同應用場景下的車型做有針對性的開發。
1、在運營場景下，蜂巢能源開發了86Ah電芯和172Ah模組，模組能量密度達210Wh/kg，可保證運營車型里程在400km以上，實現2C快充，實現充電時長在 30min以內，電芯壽命超2300次，整車質保達到5年50萬km的要求，符合出租網約車日常使用場景。
2、對於短途市內代步場景，蜂巢能源選擇以軟包與方形電池共同佈局，其中軟包電芯產線與復星集團旗下捷威動力共同組建，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260wh/kg，同時兼顧快充性能，適配VDA標準尺寸模組；方形電芯採用VDA兩倍厚度電芯104Ah，採用622體系，循環壽命可實現2000次以上
以上兩款電芯及模組主要針對市內代步短里程A00車型，續駛里程覆蓋300-400km，降低整車能耗，目前主要配套歐拉R1、R2等車型。
3、針對城際出行，蜂巢能源基於不同的產品定位又做了進一步細分，對於高端PHEV車型、A級家用車和高端豪華車三個細分領域做了產品開發。
4、在高端PHEV車型上，蜂巢能源採用51Ah PHEV電芯，模組可使插電式混合動力車型純電續駛里程從50km提升至80km，同時，基於疊片電芯超高的功率特性及循環壽命確保在加速、低溫等更加優異的用戶體驗。未來，該產品將配套長城旗下WEY P8等車型。
5、對於城際出行場景下的A級家用車，蜂巢能源採用了與運營版相同尺寸的92Ah 811三元材料體系電芯，可使主流A級車型將續駛里程從400km提升至500km，大大降低用戶 “里程焦慮”，接近傳統燃油車使用場景。
6、在高端豪華車型上，蜂巢能源開發了正極811體系、負極硅/碳體系的電芯產品，單體能量密度可以達到265wh/kg，搭配柔性化大模組，可適配B級以上高端豪華性能車型，續駛里程可達到500-600km。
此外，楊紅新介紹，針對純電動平臺化的需求，蜂巢能源開發了156Ah和117Ah全新標準尺寸電芯及大模組，單體能量密度達245Wh/kg，在pack上，可根據車型軸調整模組用量，拓展性極強，整車可覆蓋A0~D級轎車、SUV、MPV等，續駛里程覆蓋400-600km。目前，該產品已經開始與國際國內主流車企接觸，未來將實現批量化供貨。
“疊片工藝”的“黑科技”
蜂巢能源發佈的動力電池產品，全都是基於疊片工藝而進行的開發和製造。對此，楊紅新表示，蜂巢能源的判斷是，動力電池技術方向將全面開啟“疊時代”，“得出這樣的判斷，並非蜂巢能源一家企業的特立獨行，行業內的一致共識是，不論是軟包還是方形鋁殼動力電池，由於受新能源汽車電池包設計的影響，其形態正在向著長度更長的方向發展，高度方向則統一在了100mm左右。”
“在此趨勢之下，傳統的卷繞方式電芯已經不能滿足車規級動力電芯的形態要求，取而代之的是疊片工藝生產出來的電芯”，他表示，由於疊片電芯尺寸靈活，不受卷繞卷針結構的限制，層疊方式生產，極片的界面平整度高，在車規級動力電芯領域將得到廣泛應用。
包括松下、三星SDI、CATL等國內外頭部企業都有在2022年之後導入疊片工藝的計劃，而此次蜂巢能源的產品發佈，表明其已經突破了疊片工藝在實際生產製造過程中面臨的瓶頸。
儘管疊片工藝對於動力電池性能的提升優勢明顯，但擺在產業鏈企業面前的現實問題是，受制於設備、工藝、製造、效率等的瓶頸，疊片工藝在實際的產業化應用中還面臨著諸多難題。
首當其衝的就是疊片工藝的生產效率，目前國產動力用疊片機行業效率普遍在1-1.2s/片/單工位，單工位效率低，製造成本高。在動力電池大規模生產製造的背景下，這成為制約疊片工藝大批量應用最大的阻礙。
針對此痛點，蜂巢能源聘請了國內外資深疊片設備與工藝專家，在該領域進行了持續的投入和攻關，目前已完成行業首例45度旋轉式高速疊片的開發與導入，疊片效率可達0.6s/pcs/單工位，疊片效率超出行業傳統疊片設備單工位效率的40%，輔助時間從原來的10秒縮短到7.5秒。
同時，蜂巢疊片設備開發技術團隊也在聯合國內外優秀疊片設備供應商，研發更高速疊片設備，截至現在，已完成0.45s/pcs/單工位疊片速度驗證與樣機的開發製作， 2023年預計可實現0.25s/pcs/單工位疊片設備開發。
此外，車用動力電池的使用為多支電芯串並聯使用，對單體電芯的一致性要求更高，因此在製程控制方面要更加嚴格。
對此，蜂巢能源電芯生產線在產線建設、環境控制、製程關鍵產品參數控制、製程工程能力控制、在線SPC管控等方面全面的提升控制水平，確保產品質量。
楊紅新介紹，“通過工藝技術的升級，生產過程的高要求，生產工藝過程的嚴格控制，蜂巢能源讓疊片技術效率已經不再成為瓶頸，讓高速疊片工藝的率先量產變成了現實。”
蜂巢能源啟動歐洲建廠計劃
蜂巢能源前身是長城汽車動力電池事業部，自2012年起開展電芯的預研工作，2018年2月獨立為蜂巢能源，定位是第三方的動力電池企業，面向國內和全球的整車企業開放。
2019年5月蜂巢能源PACK裝機量為207.9MWh，環比增長1305%，排名第6位 。裝車量為6078輛，為長城汽車提供配套。此外，蜂巢能源還在與寶馬和PSA進行業務洽談。
中國工廠建設方面，在北部保定現已建設完成的PACK線，目前已實現量產，在東部江蘇常州工廠處於在建狀態，於2019年年底實現SOP。
在產能規劃上，蜂巢能源位於常州金壇的項目一期規劃產能4GWh，預計2019年10月份量產，二期項目規劃8GWh，同時還和捷威動力合資在鹽城規劃建設3GWh的軟包電池項目。
基於全球化的佈局思路，蜂巢能源宣佈將斥資20億歐元在歐洲建設24GWH大型動力電池工廠、配套正極材料工廠和電池技術中心。
蜂巢能源歐洲電池工廠的電池製作採用先進高速疊片工藝，具備快速換型的能力，配置AI智能檢測及質量預測、分析等智能系統。園區總用地400畝(27公頃)，廠房採取多層結構，項目分二期實施，一期建設2020年度啟動，2022年度建成投產。
根據規劃，到2022年，蜂巢能源計劃登陸科創板，全球工廠建設到2025年投入大於260億元，2025年國內規劃產能達到76GWh，在全球達到100GWh。
結語
長城汽車董事長魏建軍曾公開說過這樣一句話："從純電動汽車的電池成本來看，補貼退坡的當下我們很難做到彎道超車。"
蜂巢能源可以說開啟了魏建軍在動力電池領域的“二次創業”，打好基礎再創新，這家企業要成為最懂汽車的動力電池專家。
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