張靜

針對動力電池行業(yè)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(xù)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(yè)基本實現(xiàn)電動化轉型。

要想實現(xiàn)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(tǒng)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(yè)痛點。

高壓之下，倒逼動力電池及產業(yè)鏈企業(yè)在現(xiàn)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(zhàn)略規(guī)劃及產品發(fā)布會，并全球首發(fā)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(yè)部，自2012年起開展電芯預研工作?！拔航ㄜ姸麻L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(guī)級開發(fā)標準來做動力電池?！狈涑材茉纯偨浝項罴t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(yè)，定是第三方動力電池企業(yè)，面向全球整車企業(yè)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(yè)，我們自會面臨不小的壓力和挑戰(zhàn)。但作為脫胎于車企的電池企業(yè)新秀，我們并沒有傳統(tǒng)電池企業(yè)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?！睏罴t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(yōu)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(chuàng)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(xù)航焦慮、電池衰減、充電時間過長等現(xiàn)實問題。

數據顯示，2019年5月，蜂巢能源PACK裝機量為207.9MWh，環(huán)比增長1305%，行業(yè)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(yè)務洽談。

“到2025年，蜂巢能源國內規(guī)劃產能將達到76GWh、全球規(guī)劃產能將達到100GWh?！睏罴t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(xiàn)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(xù)航、安全、壽命、價格是電動汽車與傳統(tǒng)燃油車正面交鋒時必須翻越的四座大山，如何通過電池環(huán)節(jié)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(yè)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(yè)?！睏罴t新信心十足。

在現(xiàn)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(zhàn)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(yè)都在將低鈷及無鈷化電池作為下一代動力電池的研發(fā)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(fā)，發(fā)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(xiàn)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(wěn)定結構，提高循環(huán)壽命和安全性。

圍繞上述兩大關鍵技術，蜂巢能源現(xiàn)已完成研發(fā)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(wěn)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(fā)，2020年3月完成材料體系的進一步優(yōu)化、4月實現(xiàn)材料中試、8月實現(xiàn)體系定型、三季度實現(xiàn)無鈷電芯SOP。

找到平衡點

主機廠對于電動汽車更高續(xù)航的追求，讓動力電池的高鎳化已經成為行業(yè)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(yè)鏈必須正視的問題。同時，基于大規(guī)模商業(yè)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(tǒng)的3C電池工藝發(fā)展至今，已經歷了1.0版的3C品質時代和2.0版的傳統(tǒng)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(fā)展趨勢，卷繞電池的優(yōu)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(fā)出四元正極材料，并基于該材料發(fā)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(fā)，2020年第四季度實現(xiàn)SOP。據悉，其所開發(fā)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(huán)性能優(yōu)于NCM811材料，同時能實現(xiàn)耐熱更好、產氣少、安全性更高的特點，最終呈現(xiàn)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(xiàn)實問題是，盡管疊片工藝對于動力電池性能的提升優(yōu)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(yè)化應用中還面臨諸多難題，這也成為動力電池行業(yè)發(fā)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(huán)境控制、制程控制提出了嚴格要求，這也倒逼行業(yè)需要加快通過智能制造以及工業(yè)互聯(lián)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(xiàn)實?！睋罴t新介紹，蜂巢能源在全球設有七大研發(fā)中心：保定、上海、韓國、印度研發(fā)中心已投入使用;美國、日本、無錫研發(fā)中心還處于在建。據統(tǒng)計，2016年～2020年，蜂巢能源研發(fā)投入高達29.3億元，根據規(guī)劃，2022年還將登錄科創(chuàng)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(guī)劃，將分為三個階段完成。

第一階段，依托MES系統(tǒng)，2020年實現(xiàn)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(lián)調試，實現(xiàn)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(xiàn)關鍵工序的智能自動化，實現(xiàn)不良檢測結果與過程參數的閉環(huán)控制，逐步培養(yǎng)一支大數據分析和AI算法開發(fā)維護團隊。

同時，蜂巢能源還宣布將在在建及規(guī)劃中的全球六大生產制造基地全面導入AI工廠建設規(guī)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(yōu)化等。其中，在設備健康管理上，實現(xiàn)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(jié)省50%的不良處理時間;在內部物流優(yōu)化上，實現(xiàn)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(yè)的產業(yè)鏈布局?！毖巯?，蜂巢能源正在積極布局產業(yè)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(yè)鏈的戰(zhàn)略合作。