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开辟锂电“叠时代” 蜂巢能源三期工厂叠片效率将达0.25秒

北极星储能网  来源:中国电池网  作者:肖何  2019/4/24 8:43:57  我要投稿  

北极星储能网讯:蜂巢能源首次亮相上海车展,其高速叠片方形锂离子电池系列产品引发业界震动,引领动力锂电池——电动汽车的“心脏”——升级进入一个全新的“叠时代”。

(来源:微信公众号“中国电池网”作者:肖何)

中国是世界公认的引领汽车电动化浪潮的核心市场,电动汽车的众多核心技术也将由中国市场开创引领。2019年上海车展充分印证了这一点。一家名为“蜂巢能源”的动力电池新秀企业首次参展,其高速叠片方形锂离子电池系列产品引发业界震动,引领动力锂电池——电动汽车的“心脏”——升级进入一个全新的“叠时代”。

从3C到汽车 锂电池在迭代中升级

从1972年首块可充电锂电池面世至今,锂电池在原材料和生产工艺方面呈螺旋式进步。锂电池从理想走进现实,实现了大规模产业化。

日本索尼公司是商用锂电池1.0时代的缔造者。其推出的卷绕工艺锂电池广泛应用于手机、相机、笔记本电脑等3C消费电子领域。今天看来,这种3C类锂电池在安全、能量密度、循环寿命等方面仍然存在很多待改进的空间,而在当时索尼公司此举已属难能可贵。

进入二十一世纪,有人开始将这种卷绕电池应用到汽车上,锂电池2.0时代就此开启。此时的锂电池比索尼当年的产品已经有了很大进步,但仍然采用传统卷绕工艺,其本质只能算是3C锂电池的改进版。

电动汽车平台化 呼唤动力电池迈入3.0

2017年后,能源危机和环境危机的双重压力之下,欧洲各国纷纷发布燃油车禁售时间表,给主营燃油车的大众、奔驰和福特们带来了巨大压力,他们不得不重新考虑加快发展电动汽车。而在中国,新能源汽车势力在国家政策的支持下更如雨后春笋般蓬勃发展。

全行业重视之下,电动汽车由“油改电”迅速升级到标准平台化。短短几年时间,大众、宝马、奔驰和沃尔沃各自推出了MEB、FSAR、EVA和MEP电动车平台。自主品牌领军者长城也推出了电动车专用的ME平台。纯电动的标准平台化趋势对动力电池提出了标准化、大容量和大尺寸的直接需求,这不仅预示着未来方形电池将成为动力电池的主流,更对动力电池的工艺品质提出了全面升级的要求。

在此之前,方形动力电池生产工艺主要以卷绕为主。卷绕工艺非常成熟,成本也相对较低,但在电动车平台化发展趋势面前,卷绕工艺明显开始力不从心。比如在电池能量密度提升方面,专家们尝试用硅负极替代传统的石墨负极。硅材料易膨胀,加之卷绕式极组容易出现最内圈极片断裂问题,进而限制了硅材料的添加量,电池能量密度的提升有限,同时存在较大的安全隐患,影响电池使用寿命。

此时,方形电池采用叠片工艺开始显露出巨大优势。

蜂巢能源开辟锂电“叠时代”

和卷绕工艺相比,叠片工艺具备天然的优势。叠片式极组呈长方形,几乎可以充满方形壳体空间;而卷绕式极组呈椭圆形,必然造成壳体四角的空间浪费。另外,卷绕式极组长时间使用后容易扭曲,两侧圆弧处断裂造成内部短路。未来方形电池做大做长,电池管理更加简易高效,可以更好地适应电动汽车模块化生产,这也是圆柱电池所不具备的优势。

在产品性能方面,叠片工艺生产的方形电池优势明显:因为极组有更好的结构适应性,电池变形和膨胀的几率大幅下降;边缘结构更简单,电池安全性更高;能量密度可以相应提高5%;循环寿命提升10%-20%;内阻更低,可以实现更高倍率放电;电池的规格更加灵活,一致性更佳。叠片工艺相比卷绕工艺,相当于激光焊接相比普通钎焊一样,通过生产工艺的革命性升级,大幅度提升产品的性能。

当然,叠片工艺也面临很多需要克服的问题:工艺门槛更高,生产成本有所提升等,其中最大的难题是生产效率。日韩厂商曾经攻关叠片工艺,但是生产效率提升始终无法取得实质上的突破。

蜂巢能源在叠片工艺的技术突破,一举改变目前动力电池的困境。它在世界范围内首创了方形电池应用高速叠片工艺,并创造性地解决了叠片工艺一直难以突破的效率问题。传统叠片工艺效率为每片约1秒,这个速度无法和卷绕工艺竞争。蜂巢能源一期工厂的叠片工艺效率已达到0.6秒;二期工厂的叠片效率将会提升至0.45秒,这个效率已经非常接近卷绕工艺;正在开发的三期将突破性地达到0.25秒,实现后将超越卷绕工艺效率。蜂巢能源的高速叠片工艺还采用改进优化的热覆合工艺,让极片制成更加稳定,后期电芯界面稳定,性能保持更好。蜂巢能源正在与欧洲顶级车企深入合作,工厂按照世界一流标准建设,产线自动化率高达95%,大幅降低人工干预带来的品质影响,全制程良率高达97%,为应用高速叠片工艺铺平了道路。

叠片工艺灵活,易扩展,可以灵活设计叠片尺寸,生产不同规格和尺寸的电池,甚至可以推出超长电池和特种电池,充分满足不同行业和客户的需求。随着蜂巢能源方形叠片电池的推出,动力电池迈入“叠时代”已经势在必行。

后来居上 蜂巢能源优势大揭秘

此次上海车展,蜂巢能源首次亮相,带来了多种规格的NCM811体系方形叠片电池,其中全球首发的一款NCM811三元正极材料配SiOx/石墨负极、容量为137Ah的方形铝壳叠片电池,实际能量密度高达265Wh/kg。作为动力电池领域的新秀,蜂巢能源能够拿出如此先进的电池,甚至引领开创了一个动力电池的全新时代实属难能可贵。

先进的高速叠片工艺代表着行业发展方向,而国内外动力电池行业几百家,其中不乏有几十年研发积累的电池行业巨头,为什么是发展历史并不算长的蜂巢能源率先发现和引领规模化应用?

首先,懂汽车是其极为重要的基因优势。蜂巢能源脱胎于知名车企,懂车的基因早已融入血液,其对汽车行业发展趋势的敏锐感知远超一般动力电池企业。对车规级的电池品质标准的理解与把握更令多数靠电池技术起家的动力电池企业无法企及。

其次,蜂巢能源在人才和资金方面优势明显。蜂巢能源的技术研发平台覆盖全球,核心技术专家多达700余人,其中不乏来自三星等世界一流企业,与世界前沿技术同步。同时,背靠车企的“大树”,蜂巢能源的资金投入有充分保障。动力电池行业企业有几百家,但是良莠不齐,大多数实力薄弱,无人无钱投入专业研发,不掌握核心技术,对于成本更高、投资更大的革命性工艺革新,既无心力,更无能力。

此外,行业内目前规模较大的传统电池厂也有可能关注到“叠时代”来临的趋势,但主动投资意愿不强。这些规模庞大的企业,普遍在行业耕耘多年,保持着固有的技术优势和庞大的固有资产,这将成为他们投身新产业革命的巨大包袱。正如大众福特们不到万不得已不愿转身新能源汽车一样,他们在传统技术领域有着太多的成本、专利、地位不愿放弃。而蜂巢能源这样的锂电新势力直接站在巨人肩上登高望远,轻松上阵,以最新理念、最高标准直接杀入,甚至直接开创一个时代。

当然,作为新进入者的蜂巢能源,也必须有投资新技术的足够动力。作为后来者如果仍然踏入传统跑道进行追赶,面对资历更深的巨头企业强大的技术专利和市场优势,难度可想而知。

历史没有假设,蜂巢能源开创的动力电池“叠时代”已经来了!

写在最后

动力电池的技术正在快速发展,它的原材料技术突飞猛进,生产工艺日新月异。由蜂巢能源强制启动的叠片时代,已经成为行业发展方向。而在蜂巢能源投资的激励和压力下,业界将很快形成叠片时代的投资热潮,中国动力电池工艺技术的迅速发展,也将助力中国继续保持其在全球新能源汽车领域的领先位置。


原标题:公司聚焦│开辟锂电“叠时代” 蜂巢能源三期工厂叠片效率将达0.25秒

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