動力電池翻越“四座大山” 呼喚開啟“疊時代”

　　安全、續(xù)航、壽命、價格，這是電動汽車與傳統(tǒng)燃油車正面交鋒時必須翻越的“四座大山”。而這“四座大山”，都與作為電動汽車“心臟”的動力電池直接相關(guān)。

　　在續(xù)航能力的提升上，包括合資品牌、自主品牌、新勢力車企都在將車型開發(fā)重點往450km及更高的續(xù)航里程的產(chǎn)品上發(fā)力。這也給動力電池供應(yīng)商帶來了極大的壓力。對此，電池企業(yè)一方面是加快比能量更高的高鎳體系電芯的產(chǎn)品開發(fā)測試與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，而另一方面則已經(jīng)通過推動電芯的大容量、大尺寸，再結(jié)合輕量化、無模組結(jié)構(gòu)設(shè)計、簡化電氣設(shè)計等方式來提升系統(tǒng)級能量密度。

　　在安全性能的保障上，電動汽車在完成了從0到1之后，正在進入全面市場化的征途，而這個過程中，安全始終是一把高懸在頂?shù)倪_摩克利斯之劍。2018年以來，電動汽車起火事故開始驟然增多，而據(jù)不完全統(tǒng)計，其中超過80%都是由于電池?zé)崾Э匾l(fā)，而這引發(fā)行業(yè)從材料體系選擇、電芯設(shè)計與系統(tǒng)防護等環(huán)節(jié)來進行追溯與反思。對于電池企業(yè)而言，如何通過材料選擇與控制、電芯級規(guī)格選型與設(shè)計、工藝革新與生產(chǎn)制造品質(zhì)控制來保障電池安全，是眼下的“當(dāng)務(wù)之急”。

　　在電動汽車生命周期內(nèi)，用戶最為關(guān)注的動力電池使用壽命。按照主流車企的規(guī)劃，正在從8年16萬公里的基礎(chǔ)上，逐步向10年50萬公里甚至更長的質(zhì)保周期演進，這就對于動力電池的壽命提出了更高的要求。

　　而在價格維度上，在電動汽車價格上，動力電池的成本占到電動汽車成本的近50%，對此，車企已經(jīng)給出了明確的方向，2020年電池系統(tǒng)成本達到100美元/Kwh，2025年達到80美元/Kwh以下。這個目標(biāo)之下，正在倒逼動力電池企業(yè)通過多維度的方式來完成降本高壓。

　　安全、續(xù)航、壽命、價格，要想翻越這“四座大山”，對于車企和動力電池供應(yīng)商而言，最為緊要的就是通過電池環(huán)節(jié)的技術(shù)攻關(guān)與產(chǎn)品升級，來快速提升產(chǎn)品性能，使得電動汽車可以實現(xiàn)與傳統(tǒng)燃油車的正面PK。

　　這其中，動力電池制造工藝的升級就是極為關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)。

　　一個必須正視的現(xiàn)實是，截至目前，動力電池目前的主流生產(chǎn)工藝，無論是以特斯拉和松下主導(dǎo)的圓柱路線，還是以三星、CATL主導(dǎo)的方形路線，仍還在沿用數(shù)碼鋰電時代的卷繞制造工藝。

　　不可否認(rèn)，基于多年的技術(shù)沉淀和積累，卷繞工藝在生產(chǎn)設(shè)備、技術(shù)工藝、效率、成本等方面都具有明顯的優(yōu)勢，但在車規(guī)級動力電池對于標(biāo)準(zhǔn)化、大容量和大尺寸的需求趨勢下，卷繞工藝已經(jīng)開始“力不從心”。

　　一方面，卷繞工藝下的電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)不均一，充放電時電池的反應(yīng)程度和內(nèi)部速率不勻，不僅電池難以做大做厚，而且存在變形問題。而在能量密度的提升上，在導(dǎo)入硅系負(fù)極時，由于其易膨脹，加之卷繞式極組容易出現(xiàn)最內(nèi)圈極片斷裂問題，進而限制了硅材料添加量，進而對于能量密度提升效果有限，同時還存在較大的安全隱患，影響電池使用壽命。

　　在此背景下，疊片工藝具備內(nèi)阻低、能量密度高、高倍率放電容量較高、不容易變形等綜合優(yōu)勢，已經(jīng)成為產(chǎn)業(yè)下一步發(fā)展的必然趨勢。

　　按照疊片工藝生產(chǎn)出來的卷芯能夠?qū)崿F(xiàn)尺寸靈活，不受卷繞卷針結(jié)構(gòu)的限制，層疊方式生產(chǎn)，極片的界面平整度高，未來在車規(guī)級動力電芯領(lǐng)域?qū)⒌玫綇V泛應(yīng)用。

　　數(shù)據(jù)顯示，和傳統(tǒng)卷繞工藝電池相比，疊片工藝的電池邊角處空間利用率更高，能量密度可提高5%；全生命周期更低變形和膨脹，循環(huán)壽命提升10%以上；邊緣結(jié)構(gòu)更簡單，結(jié)構(gòu)適應(yīng)性更好，電池安全性更高。

　　盡管疊片工藝對于動力電池性能的提升優(yōu)勢明顯，但擺在產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)面前的現(xiàn)實問題是，受制于設(shè)備、工藝、制造、效率等的瓶頸，疊片工藝在實際的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用中還面臨著諸多難題，這也成為動力電池行業(yè)發(fā)展過程中的阻礙。僅以疊片設(shè)備為例，其就面臨三大困境，一是設(shè)備效率慢。目前疊片機行業(yè)效率普遍在0.8秒/片的效率。二是折疊過程中的對齊精度不高，從而影響電池的最終性能。三是產(chǎn)線連貫自動化程度偏低。對于動力電池企業(yè)而言，誰能在疊片工藝上率先突破，就意味著能在產(chǎn)業(yè)發(fā)展的滾滾洪流中脫穎而出。

　　據(jù)了解，松下、三星SDI、CATL等行業(yè)頭部企業(yè)都有在2022年之后導(dǎo)入疊片工藝的計劃，而作為長城控股旗下的新能源業(yè)務(wù)板塊，蜂巢能源洞悉行業(yè)趨勢，已在全球范圍內(nèi)率先將高速疊片工藝應(yīng)用在方形電池，引領(lǐng)動力電池行業(yè)由傳統(tǒng)的“卷時代”邁入面向未來的“疊時代”。

　　7月9日，蜂巢能源將在河北保定召開主題為“領(lǐng)創(chuàng)疊時代 守護芯安全”的疊時代戰(zhàn)略規(guī)劃及產(chǎn)品發(fā)布會，將向行業(yè)發(fā)布基于高速疊片工藝的系列動力電池產(chǎn)品。

　　在動力電池領(lǐng)域，蜂巢能源從設(shè)立起就明確一個目標(biāo)，以方形電池高速疊片工藝和車規(guī)級開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)來做動力電池。其在全球范圍內(nèi)率先將高速疊片工藝創(chuàng)新應(yīng)用于方形鋁殼電芯。

　　在疊片工藝效率方面，據(jù)了解蜂巢一期產(chǎn)線已提升至單工位0.6S，二期可實現(xiàn)0.45S高速疊片，并且正在開發(fā)單工位0.25秒的超高速疊片工藝，成功開發(fā)后將超越卷繞工藝效率。

　　此外，在7月10日舉行的首屆國際電動汽車安全技術(shù)創(chuàng)新大會上，蜂巢能源還將對外發(fā)布《中國車規(guī)級動力高速疊片電池發(fā)展白皮書》，分別從鋰電池生產(chǎn)工藝及設(shè)備發(fā)展、卷繞與疊片的工藝差異及品質(zhì)控制、疊時代工藝及設(shè)備的發(fā)展路徑、疊時代電池的性能優(yōu)勢及安全性提升等幾個部分介紹疊片工藝的最近進展和未來趨勢。