张静
蜂巢能源此前被行业所熟知的特点是高速叠片工艺,但引领车规级工厂才是其最大野心。
今年前10个月,我国新能源汽车产销分别完成98.3万辆和94.7万辆,比去年同期分别增长11.7%和10.1%,相比前几年普遍三位数的增长,增速大幅回落。随之而来的是动力电池产销量增速也逐渐放缓,面对补贴大幅退坡,短期内下降趋势难以改变,整个行业将面临新一轮更深层次的洗牌。
但另一方面,虽然增速放缓,但相比传统燃油车市场已进入存量竞争时代不同,新能源汽车市场仍是颇具潜力的增量市场,电动化仍是全球汽车产业不可逆转的发展趋势。
这种背景下,动力电池行业分化进一步加剧,市场集中度持续提升,原有竞争格局有望被打破,新独角兽的诞生与新势力的崛起并不意外,其中,传统车企分拆新能源汽车板块或动力电池业务、支持其独立运营的趋势日益凸显。
2019年11月27日,从长城汽车动力电池事业部独立出来的蜂巢能源科技有限公司(以下简称蜂巢能源),继今年7月举行品牌战略规划及产品发布会后,再次迎来高光时刻——位于常州金坛经济开发区的车规级AI智能动力电池工厂一期项目(以下简称金坛工厂)正式投产。值得一提的是,金坛工厂投产仪式共吸引全球知名专家、整车企业、零部件厂商、动力电池产业链上下游企业等近1000人参加,规模之大、规格之高,在动力电池行业中实属罕见,这也从侧面反映出蜂巢能源的潜在影响力。
探秘金坛工厂
为什么正式出道才不足两年的蜂巢能源影响力能有如此之大?《汽车观察》记者深入金坛工厂参观走访,探寻这座车规级AI智能动力电池工厂到底有哪些先进之处,并以此总结出三大特点。
第一,上下游资源及交通物流优势十分突出。金坛工厂位于长三角经济带核心区,区位优势明显,在工厂周围300公里半径内有超过30家的整车制造企业、超过25家的锂电配套企业,以及超过15个运输机场和9亿吨级吞吐量港口。
第二,产能巨大。金坛工厂总投资80亿元,产值超130亿元,规划产能18GWh,共分三期建设:本次投产的一期项目规划产能4GWh;二期项目规划产能8GWh,预计2020年年底投产;随后将进行三期6GWh产能的建设。
第三,这是一个以行业顶级标准建造的动力电池生产工厂。金坛工厂整线自动化率达到95%,其中,组装车间配置的3条生产线体,自动化率高达100%,能够满足多种型号电芯产品均衡化生产;化成车间配置的3条生产线体,自动化率高达99%;模组工厂自动化率达到91.6%。以上数据均领先于国内外绝大部分的电池工厂。
金坛工厂此前被行业所熟知的特点主要是“高速叠片工艺”,但原来这只是其中的一个点,“引领车规级工厂”才是蜂巢能源的野心。目前来看,金坛工厂是业内首批在方形电池上采用“高速叠片”工艺并以“车规级”标准生产车用动力电池的工厂。
车规级大不同
实际上,传统电池生产商的技术标准源自数码电子领域。但相比他们,车用动力锂电池无论是在单体容量还是在系统数量方面,对电池的技术要求都已经大幅超越。尤其是汽车需要面对复杂的行驶工况和恶劣的使用环境,这就是决定了车用动力电池对安全性、可靠性和一致性的要求极为苛刻,其对质量标准要求的严苛程度甚至要达到传统电池的百倍以上。
车规级动力电池产品一旦大规模投入市场应用之后,如果仍沿用消费电池生产思维的企业,基本就没有活路了。在产品应用标准方面,业内普遍认可的标准从高到低的顺序分别是军工、汽车、工业、消费电子。
也就是说,与传统消费类电池相比,车规级动力电池有着跨越性的严苛的标准。车用动力锂电池从所使用的原材料,到制造设备的控制精度,再到生产制造环境的控制,以至后續的测试检验规范,均不同于消费类电池要求。因此,服务于车用的动力电池工厂必须从电池制程规范和工艺标准的基础开始,制订全新的质量体系和标准,让生产出的电池全面符合车辆的安全要求。那么,何谓真正意义上的车规级?
蜂巢能源总经理杨红新指出,车规级是指动力电池产品工厂自规划之初,便以车用为服务目标,整个动力电池的生产工艺和流程,均围绕整车对安全性、可靠性、一致性等要求设计,使生产出的动力电池符合市场对容量更高、寿命更长、安全性更好的多元化要求。
目前,业内对于车规级标准并无统一界定,但作为脱胎于整车企业的电池企业,蜂巢能源对车规级有着自己的系统思考。在杨红新看来,车规级动力电池工厂应该区别于传统电池厂,规划之初就应以车为服务目标。因此,必须制定全新的电池制程规范和工艺标准,通过导入AI智能技术,在环境控制、毛刺控制、异物检出、制程管理、设备自动化等多维度进行标准提升,以达到车辆使用的安全要求。
比如车用电池的单体电容量、串并联数相比传统电池均有大幅提高;再结合车辆应用的复杂工况和恶劣环境,对电池安全系数及一致性的要求更高,其严苛程度相比传统电池通常要提高百倍以上;车规级动力电池工厂需要更高环境控制标准,其生产车间重要工序对环境的洁净度要求达到万级水平,核心工序达到千级,而传统电池工厂一般是十万级。
还比如,车规级动力电池工厂还需要更全面的制程规范和科学化的制程管理,传统锂电池工厂的控制体系可控制电池生产环节中约1500个左右的因子,而金坛工厂实现了对超过2500个因子的监控,几乎可以覆盖单电芯的每个制造过程;车规级动力电池工厂需要更高标准的异物管理和安全控制,金坛工厂进口双层折返式挤压式涂布机和超宽幅涂布技术,堪称当前业内最领先技术。
另在产品质量检测环节,以金属异物颗粒检出率为例,金坛工厂通过采用优化之后的新方法,不但大大提高了金属异物的检出率(提高到原来的150%),同时还能检测到传统手段检测不到的铜异物;此外,金坛工厂还通过对需求的大数据分析,可实现库存降低40%;通过产品性能预测,把产品开发周期缩短30%;通过全自动的粉料系统和浆料输送系统,大大降低了传统工艺中的涂布缺陷率。
急需行业标准
据悉,今年5月至7月期间,新能源汽车国家监管平台就统计发现79起电动汽车安全事故,涉及车辆96辆。在世界汽车组织第一副主席、中国汽车动力电池产业创新联盟理事长董扬看来,锂电池自身化学反应的特殊性及复杂性,再加上电芯制造过程中的环境控制复杂性以及车辆使用的恶劣条件,共同导致了以上困扰的出现,并已经严重阻碍和影响了行业的健康发展。
蜂巢能源副总经理兼CTO饶忠儒博士则认为,新能源汽车起火事故频发等问题难以得到解决,在很大程度上是因为我国动力电池企业在包括生产制造在内的很多环节没有达到汽车应用级别的要求。例如,传统消费类电池单体容量一般在2.8Ah~3.2Ah之间,而动力电池单体则通常在50Ah以上,纯电动车单体容量可达100Ah,其电芯失效几率比消费类锂电池至少放大200倍。换言之,假如消费类电池单体存在万分之一电芯安全失效的话,应用在动力电池上就会出现2%的电芯安全失效率,这样高的安全隐患,是任何一家车企都不可能接受的。
而如何才能降低电池安全隐患?蜂巢能源的着手点是车规级标准。今年7月,蜂巢能源创造性地推出动力电池“叠时代”概念,并对“叠时代”的概念给出清晰定义——以高速叠片工艺为鲜明特征的,新技术、新材料、新工艺、新标准大量涌现的,专门为电动汽车而生的时代。
与此同时,蜂巢能源还发布了适用于不同应用场景下的“巢系列”动力电池产品平台以及行业首创的四元电池、无钴电池,并联合产学研相关组织共同发布了行业首部《电动车用高速叠片动力电池白皮书(2019)》,为电池产业链上各方制造工艺创新提供了明确的指导标准,从而引发行业强烈关注和巨大期待。
而此次金坛工厂投产,不仅让蜂巢能源“叠时代”电池产品由概念走向务实落地,同时还引爆业内对于车规级动力电池标准的集中思考。可见,车规级标准的提出无疑是蜂巢能源在推动行业标准升級方面迈出的一大步,不仅推动我国动力电池行业向车规级迈出升级发展的第一步,还对中国动力电池行业和新能源汽车行业具有深远的示范带动意义。
众所周知,动力电池安全性与车辆安全性紧密相连,虽然动力电池行业中不乏有实力的本土供应商存在,但纵观整个中国动力电池行业,始终缺少真正瞄准车规级的动力电池行业标准。随着中国动力电池补贴退坡、“白名单”取消等政策调整的实施,中国动力电池行业将面临更加严峻的挑战。
无论是为缓解生存压力,还是为增强与国际巨头的竞争实力,以及推动行业的长远健康发展,尽快启动车规级动力电池系列标准,势在必行。董扬强调,车用锂离子动力电池已经发展成为一个新物种,之前适用于3C场景的材料、技术、工艺、标准等均面临变革,需要从车规角度,完善车用动力电池的标准和规范。
同时,董扬还向行业相关主管部门建议,应尽快启动建立车规级系列标准项目,“为提高中国动力电池行业的制造水平和国际竞争力,产业界同仁应积极参与到车规级标准的制定工作中来,群策群力,共同制定出一份真正适合中国新能源汽车发展的车规级动力电池行业标准。”