蜂巢叠代更芯

张静

针对动力电池行业安全与成本两大难题，蜂巢能源给出了两条全新的产品解决之道。在动力电池领域，蜂巢能源既是先行者也是探路者。相比三星、松下、CATL等普遍计划于2022年～2025年陆续投产叠片电池，蜂巢能源已经走在了“巨头”前面，至少领先他们三年。

刚刚结束的2019世界新能源汽车大会达成“博鳌共识”：力争到2035年全球新能源汽车市场份额达到50%，全球汽车产业基本实现电动化转型。

要想實现这样的目标，从动力电池角度来看，信心与压力并存：一方面，能量密度、寿命、快充、低温等核心性能指标正被逐一攻破，足以支撑起电动车性能超越传统车;另一方面，动力电池的安全与成本，仍是汽车电动化亟待解决的产业痛点。

高压之下，倒逼动力电池及产业链企业在现有材料体系基础上探寻新方向。2019年7月9日，蜂巢能源在保定召开品牌战略规划及产品发布会，并全球首发了两款新品——四元材料电池和无钴材料电池。

“脱轨”长城

蜂巢能源前身是长城汽车动力电池事业部，自2012年起开展电芯预研工作。“魏建军董事长的一向风格是要么不做，要做就一定做到最好，他要求我们不要盲目跟风，要敢于坐冷板凳把核心技术吃透，做最懂汽车的动力电池专家。所以，蜂巢能源从设立之日起就明确一个目标，即以方形电池高速叠片工艺和车规级开发标准来做动力电池。”蜂巢能源总经理杨红新如是说。

2018年10月，蜂巢能源从长城汽车完全剥离，成为独立经营企业，定是第三方动力电池企业，面向全球整车企业开放，总部位于江苏无锡。目前，蜂巢能源和长城汽车属于平行的兄弟公司，都归属于长城控股集团。

“这也是一个水到渠成的过程。目前来看，国内外市场都已有了实力较为强劲的头部企业，我们自会面临不小的压力和挑战。但作为脱胎于车企的电池企业新秀，我们并没有传统电池企业的各种顾虑和包袱，我们的目标就是放开手脚大干一场，再造一家上市公司。”杨红新补充道。

与此同时，杨红新还强调，蜂巢能源有自己的独特优势，未来市场对电动汽车的品质要求会大幅提高，作为核心部件的电池也要更加贴合电动汽车的实际应用场景，而这正是蜂巢能源的市场机会。

因此，在技术路线选择上，相比同类型卷绕工艺电池，蜂巢能源则以高速叠片工艺为核心，创造性地推出方形铝壳叠片电池，解决了目前电动汽车所面临的起火、续航焦虑、电池衰减、充电时间过长等现实问题。

数据显示，2019年5月，蜂巢能源PACK装机量为207.9MWh，环比增长1305%，行业排名第6位;装车量为6078辆，主要为长城汽车提供配套，其中，51Ah电芯已在WEY P8、欧拉iQ、欧拉R1等车型上已提供超5万套电池PACK;此外，蜂巢能源还与宝马、PSA等进行业务洽谈。

“到2025年，蜂巢能源国内规划产能将达到76GWh、全球规划产能将达到100GWh。”杨红新认为，叠时代是以叠片工艺为特征的新技术、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，而蜂巢能源四元及无钴材料电池正是叠时代的代表，作为全球首家高速叠片方形电池制造商，蜂巢能源真正让动力电池告别卷时代，进入叠时代。

倒逼技术升级

续航、安全、寿命、价格是电动汽车与传统燃油车正面交锋时必须翻越的四座大山，如何通过电池环节的技术攻关与产品升级来快速提升产品性能，成为主机厂和动力电池供应商一直在努力的方向。

“过去八年，我们针对动力电池与整车企业的结合进行了非常深入的研究测试，深知他们的要求和痛点，在这一点上，蜂巢能源要遥遥领先于其他近年来才开始从3C数码领域转型动力应用的电池企业。”杨红新信心十足。

在现有三元体系的锂离子动力电池中，正极材料的成本占比达到30%～45%。以“523体系”为例，钴在其中的占比达到20%，作为战略性的资源，钴的价格波动将会直接影响到最终电芯的成本。

因此，在以高镍体系为共识的大前提下，包括松下、LG、宁德时代等国际主流动力电池企业都在将低钴及无钴化电池作为下一代动力电池的研发方向。在此背景下，蜂巢能源基于对于材料体系的前瞻性研发，发布了全球首款基于无钴材料的电芯产品。

据悉，无钴材料性能可达到NCM811同等水平，材料成本可降低5%～15%，电芯BOM成本可降低5%。据杨红新介绍，无钴化的关键技术有两个：一是掺杂无未成对的电子自旋的特定元素，减弱电子超交换现象，降低Li/Ni混排，提高电性能;二是掺杂M-O键能大的元素，减缓晶体在充放电过程的体积变化，稳定结构，提高循环寿命和安全性。

围绕上述两大关键技术，蜂巢能源现已完成研发攻关，并通过掺杂技术改进了无钴材料在充放电的可逆性和结构稳定性，其无钴电芯产品已于2018年3月正式立项，2019年年底完成材料开发，2020年3月完成材料体系的进一步优化、4月实现材料中试、8月实现体系定型、三季度实现无钴电芯SOP。

找到平衡点

主机厂对于电动汽车更高续航的追求，让动力电池的高镍化已经成为行业共识，但如何平衡能量密度提升之后的安全性能，成为当下产业链必须正视的问题。同时，基于大规模商业化需求，电动汽车标准化、模块化生产已成必然趋势，所以，卷绕工艺已经无法满足客户需求，这样的电池迫切需要电池工艺的革新。

事实上，锂电池从传统的3C电池工艺发展至今，已经历了1.0版的3C品质时代和2.0版的传统动力电池时代，且均采用卷绕工艺，但面对未来电动汽车的发展趋势，卷绕电池的优势已力不从心。

清华大学教授、中国科学院院士欧阳明高就曾明确指出，目前最为紧迫的一项任务就是如何把安全的平衡点提升到300Wh/kg的能量密度。基于这一趋势，蜂巢能源率先开发出四元正极材料，并基于该材料发布了全球首款四元材料电芯。

进入动力电池3.0版的叠时代，蜂巢能源四元材料电芯项目已于2018年9月立项，今年年底之前会完成材料开发，2020年第四季度实现SOP。据悉，其所开发的四元材料，在NCM体系基础上掺杂Mx，可使一次颗粒之间的边界强度增强，减少在有害相转变过程中微隙的形成，使其循环性能优于NCM811材料，同时能实现耐热更好、产气少、安全性更高的特点，最终呈现在动力电池上就是容量更高、寿命更长、安全性更好。

启动超级工厂

一个必须正视的现实问题是，尽管叠片工艺对于动力电池性能的提升优势明显，但受制于设备、工艺、制造、效率等瓶颈，叠片工艺在实际的产业化应用中还面临诸多难题，这也成为动力电池行业发展过程中的阻碍。

与此同时，动力电池“叠时代”的全面开启，对生产制造的效率提升、环境控制、制程控制提出了严格要求，这也倒逼行业需要加快通过智能制造以及工业互联网的深度融合来赋能动力电池制造。

“蜂巢能源能让叠片技术效率不再成为瓶颈，通过对工艺技术的升级以及对生产工艺过程的严格控制，我们让高速叠片工艺的率先量产变成了现实。”据杨红新介绍，蜂巢能源在全球设有七大研发中心：保定、上海、韩国、印度研发中心已投入使用;美国、日本、无锡研发中心还处于在建。据统计，2016年～2020年，蜂巢能源研发投入高达29.3亿元，根据规划，2022年还将登录科创板。

另基于全球化的布局思路，蜂巢能源还将斥资20亿欧元在欧洲建设首个超级电池工厂——24GWH大型动力电池工厂、配套正极材料工厂、电池技术中心，按照规划，将分为三个阶段完成。

第一阶段，依托MES系统，2020年实现工厂数字化，完成电芯生产全过程的数据采集与存储、秒级采集频率，达到国内一流水平。第二阶段，在2023年之前分步完成化成、装配、电极智能化，完成局部工序间的串联调试，实现局部产品性能分析和预测，达到国际一流水平。第三阶段，2024年实现关键工序的智能自动化，实现不良检测结果与过程参数的闭环控制，逐步培养一支大数据分析和AI算法开发维护团队。

同时，蜂巢能源还宣布将在在建及规划中的全球六大生产制造基地全面导入AI工厂建设规划。未来，其全新AI智能工廠的电池制作都将采用先进的高速叠片工艺，并具备快速换型的能力，为市场带来基于“叠时代”的高品质电池。

据了解，蜂巢能源全新AI智能工厂的核心功能包括设备健康管理、工艺设计改善、质量智能检测、内部物流优化等。其中，在设备健康管理上，实现设备故障原因分析时间减少90%;在工艺设计改善上，减少工程师90%的数据分析时间，品质提升30%;在质量智能检测上，不良检出率提升2倍，分类准确度提高30%，节省50%的不良处理时间;在内部物流优化上，实现物流设备与生产设备的无人化对接。

“我们将在三年内打造不输于任何当前动力电池领先企业的产业链布局。”眼下，蜂巢能源正在积极布局产业链资源，以确保资源供应和降低成本，据杨红新透露，其与复星-捷威已达成了全产业链的战略合作。