蜂巢疊代更芯

張靜

針對動力電池行業安全與成本兩大難題，蜂巢能源給出了兩條全新的產品解決之道。在動力電池領域，蜂巢能源既是先行者也是探路者。相比三星、松下、CATL等普遍計劃于2022年～2025年陸續投產疊片電池，蜂巢能源已經走在了“巨頭”前面，至少領先他們三年。

剛剛結束的2019世界新能源汽車大會達成“博鰲共識”：力爭到2035年全球新能源汽車市場份額達到50%，全球汽車產業基本實現電動化轉型。

要想實現這樣的目標，從動力電池角度來看，信心與壓力并存：一方面，能量密度、壽命、快充、低溫等核心性能指標正被逐一攻破，足以支撐起電動車性能超越傳統車;另一方面，動力電池的安全與成本，仍是汽車電動化亟待解決的產業痛點。

高壓之下，倒逼動力電池及產業鏈企業在現有材料體系基礎上探尋新方向。2019年7月9日，蜂巢能源在保定召開品牌戰略規劃及產品發布會，并全球首發了兩款新品——四元材料電池和無鈷材料電池。

“脫軌”長城

蜂巢能源前身是長城汽車動力電池事業部，自2012年起開展電芯預研工作。“魏建軍董事長的一向風格是要么不做，要做就一定做到最好，他要求我們不要盲目跟風，要敢于坐冷板凳把核心技術吃透，做最懂汽車的動力電池專家。所以，蜂巢能源從設立之日起就明確一個目標，即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。”蜂巢能源總經理楊紅新如是說。

2018年10月，蜂巢能源從長城汽車完全剝離，成為獨立經營企業，定是第三方動力電池企業，面向全球整車企業開放，總部位于江蘇無錫。目前，蜂巢能源和長城汽車屬于平行的兄弟公司，都歸屬于長城控股集團。

“這也是一個水到渠成的過程。目前來看，國內外市場都已有了實力較為強勁的頭部企業，我們自會面臨不小的壓力和挑戰。但作為脫胎于車企的電池企業新秀，我們并沒有傳統電池企業的各種顧慮和包袱，我們的目標就是放開手腳大干一場，再造一家上市公司。”楊紅新補充道。

與此同時，楊紅新還強調，蜂巢能源有自己的獨特優勢，未來市場對電動汽車的品質要求會大幅提高，作為核心部件的電池也要更加貼合電動汽車的實際應用場景，而這正是蜂巢能源的市場機會。

因此，在技術路線選擇上，相比同類型卷繞工藝電池，蜂巢能源則以高速疊片工藝為核心，創造性地推出方形鋁殼疊片電池，解決了目前電動汽車所面臨的起火、續航焦慮、電池衰減、充電時間過長等現實問題。

數據顯示，2019年5月，蜂巢能源PACK裝機量為207.9MWh，環比增長1305%，行業排名第6位;裝車量為6078輛，主要為長城汽車提供配套，其中，51Ah電芯已在WEY P8、歐拉iQ、歐拉R1等車型上已提供超5萬套電池PACK;此外，蜂巢能源還與寶馬、PSA等進行業務洽談。

“到2025年，蜂巢能源國內規劃產能將達到76GWh、全球規劃產能將達到100GWh。”楊紅新認為，疊時代是以疊片工藝為特征的新技術、新材料、新工藝、新標準大量涌現的專門為電動汽車而生的時代，而蜂巢能源四元及無鈷材料電池正是疊時代的代表，作為全球首家高速疊片方形電池制造商，蜂巢能源真正讓動力電池告別卷時代，進入疊時代。

倒逼技術升級

續航、安全、壽命、價格是電動汽車與傳統燃油車正面交鋒時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，成為主機廠和動力電池供應商一直在努力的方向。

“過去八年，我們針對動力電池與整車企業的結合進行了非常深入的研究測試，深知他們的要求和痛點，在這一點上，蜂巢能源要遙遙領先于其他近年來才開始從3C數碼領域轉型動力應用的電池企業。”楊紅新信心十足。

在現有三元體系的鋰離子動力電池中，正極材料的成本占比達到30%～45%。以“523體系”為例，鈷在其中的占比達到20%，作為戰略性的資源，鈷的價格波動將會直接影響到最終電芯的成本。

因此，在以高鎳體系為共識的大前提下，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。在此背景下，蜂巢能源基于對于材料體系的前瞻性研發，發布了全球首款基于無鈷材料的電芯產品。

據悉，無鈷材料性能可達到NCM811同等水平，材料成本可降低5%～15%，電芯BOM成本可降低5%。據楊紅新介紹，無鈷化的關鍵技術有兩個：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，蜂巢能源現已完成研發攻關，并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，其無鈷電芯產品已于2018年3月正式立項，2019年年底完成材料開發，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月實現體系定型、三季度實現無鈷電芯SOP。

找到平衡點

主機廠對于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后的安全性能，成為當下產業鏈必須正視的問題。同時，基于大規模商業化需求，電動汽車標準化、模塊化生產已成必然趨勢，所以，卷繞工藝已經無法滿足客戶需求，這樣的電池迫切需要電池工藝的革新。

事實上，鋰電池從傳統的3C電池工藝發展至今，已經歷了1.0版的3C品質時代和2.0版的傳統動力電池時代，且均采用卷繞工藝，但面對未來電動汽車的發展趨勢，卷繞電池的優勢已力不從心。

清華大學教授、中國科學院院士歐陽明高就曾明確指出，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。基于這一趨勢，蜂巢能源率先開發出四元正極材料，并基于該材料發布了全球首款四元材料電芯。

進入動力電池3.0版的疊時代，蜂巢能源四元材料電芯項目已于2018年9月立項，今年年底之前會完成材料開發，2020年第四季度實現SOP。據悉，其所開發的四元材料，在NCM體系基礎上摻雜Mx，可使一次顆粒之間的邊界強度增強，減少在有害相轉變過程中微隙的形成，使其循環性能優于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。

啟動超級工廠

一個必須正視的現實問題是，盡管疊片工藝對于動力電池性能的提升優勢明顯，但受制于設備、工藝、制造、效率等瓶頸，疊片工藝在實際的產業化應用中還面臨諸多難題，這也成為動力電池行業發展過程中的阻礙。

與此同時，動力電池“疊時代”的全面開啟，對生產制造的效率提升、環境控制、制程控制提出了嚴格要求，這也倒逼行業需要加快通過智能制造以及工業互聯網的深度融合來賦能動力電池制造。

“蜂巢能源能讓疊片技術效率不再成為瓶頸，通過對工藝技術的升級以及對生產工藝過程的嚴格控制，我們讓高速疊片工藝的率先量產變成了現實。”據楊紅新介紹，蜂巢能源在全球設有七大研發中心：保定、上海、韓國、印度研發中心已投入使用;美國、日本、無錫研發中心還處于在建。據統計，2016年～2020年，蜂巢能源研發投入高達29.3億元，根據規劃，2022年還將登錄科創板。

另基于全球化的布局思路，蜂巢能源還將斥資20億歐元在歐洲建設首個超級電池工廠——24GWH大型動力電池工廠、配套正極材料工廠、電池技術中心，按照規劃，將分為三個階段完成。

第一階段，依托MES系統，2020年實現工廠數字化，完成電芯生產全過程的數據采集與存儲、秒級采集頻率，達到國內一流水平。第二階段，在2023年之前分步完成化成、裝配、電極智能化，完成局部工序間的串聯調試，實現局部產品性能分析和預測，達到國際一流水平。第三階段，2024年實現關鍵工序的智能自動化，實現不良檢測結果與過程參數的閉環控制，逐步培養一支大數據分析和AI算法開發維護團隊。

同時，蜂巢能源還宣布將在在建及規劃中的全球六大生產制造基地全面導入AI工廠建設規劃。未來，其全新AI智能工廠的電池制作都將采用先進的高速疊片工藝，并具備快速換型的能力，為市場帶來基于“疊時代”的高品質電池。

據了解，蜂巢能源全新AI智能工廠的核心功能包括設備健康管理、工藝設計改善、質量智能檢測、內部物流優化等。其中，在設備健康管理上，實現設備故障原因分析時間減少90%;在工藝設計改善上，減少工程師90%的數據分析時間，品質提升30%;在質量智能檢測上，不良檢出率提升2倍，分類準確度提高30%，節省50%的不良處理時間;在內部物流優化上，實現物流設備與生產設備的無人化對接。

“我們將在三年內打造不輸于任何當前動力電池領先企業的產業鏈布局。”眼下，蜂巢能源正在積極布局產業鏈資源，以確保資源供應和降低成本，據楊紅新透露，其與復星-捷威已達成了全產業鏈的戰略合作。