2019年4月上海車展，一柄“短刀”橫空出世，這塊短刀電池為全球動(dòng)力電池領(lǐng)域劃出了一道全新品類。

何謂“短刀”？以L600電芯為例，它可以直接兼容現(xiàn)有模組方案，基本上可以不用大改外包絡(luò)，就能適配足夠多的電動(dòng)車。其“執(zhí)刃者”蜂巢能源與旗下各種頗具競爭力的產(chǎn)品也因此開始受到業(yè)界持續(xù)關(guān)注。

時(shí)間如新能源產(chǎn)業(yè)前行時(shí)的閃現(xiàn)機(jī)會一般轉(zhuǎn)瞬即逝，在2021年末，這匹“黑馬”發(fā)布了“領(lǐng)蜂600”戰(zhàn)略，同時(shí)還將其2025年全球產(chǎn)能目標(biāo)提升至600GWh。

彼時(shí)，蜂巢能源的“小目標(biāo)”，還有這柄“短刀”商業(yè)化進(jìn)程的飛快提速都引發(fā)了不少爭議。

因?yàn)榭v觀強(qiáng)手如林的動(dòng)力電池領(lǐng)域，先發(fā)者們已占據(jù)近七成市場份額，挑戰(zhàn)者們無疑都將面臨更大壓力。

不過，向壓力挑戰(zhàn)的進(jìn)發(fā)動(dòng)力，是蜂巢能源獨(dú)有的戰(zhàn)略定力——虎年伊始，常州金壇夏溪河畔一片已開始動(dòng)工的平整地基上，中國特有的“基建狂魔”速度開始展露，而數(shù)月前這里還是雜亂無章的荒地——在蜂巢能源這片三期和四期的工廠用地上，在可預(yù)見的未來里，在向各種目標(biāo)的求索過程中，無數(shù)建設(shè)者們將匯聚于此，與年輕的蜂巢能源一同前行。

短刀已出鞘，何以鍛鋒芒？

蓬勃朝氣同樣洋溢于這片土地對岸的蜂巢能源一期與二期工廠。從2018年蜂巢能源成立伊始，每天早晨，都會有許多同樣年輕的工程師與專業(yè)技術(shù)人員走進(jìn)這座全球領(lǐng)先的車規(guī)級AI智能工廠。

公開資料顯示，蜂巢能源前身是長城汽車動(dòng)力電池事業(yè)部。脫胎于整車企業(yè)的背景，讓其對整車的應(yīng)用場景和標(biāo)準(zhǔn)理解更有心得。

其工廠建設(shè)之初，車規(guī)級應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)便已在考慮范圍內(nèi)，產(chǎn)線應(yīng)用中的各種設(shè)備、標(biāo)準(zhǔn)、自動(dòng)化程度等都堪稱全球一流。一期于2019年底建成投產(chǎn)，二期于2022年3季度全部產(chǎn)線投產(chǎn)完成，規(guī)劃產(chǎn)能8GWh，擁有三條生產(chǎn)線。

頗受業(yè)界關(guān)注的是其重點(diǎn)產(chǎn)品短刀電池的一條量產(chǎn)線，其滿產(chǎn)產(chǎn)能可達(dá)2.5GWh。如果我們穿起防塵衣和鞋套、戴好口罩、穿過除塵通道、走進(jìn)這條產(chǎn)線車間，便能發(fā)現(xiàn)其獨(dú)特之處——?jiǎng)驖{、涂布、輥壓、模切、疊片、裝配……蜂巢能源圍繞動(dòng)力電池幾大生產(chǎn)工序做了一系列的獨(dú)家創(chuàng)新。

以第一道工序勻漿工序?yàn)槔?，蜂巢能源目前采?300L大容量雙行星攪拌設(shè)備，其單體容量在行業(yè)里是領(lǐng)先的，適合車用動(dòng)力電池的生產(chǎn)。

據(jù)介紹，其最終制作成本工序的成品漿料，在漿料輸送過程中設(shè)置了三道除磁，而行業(yè)很多還是兩道。漿料經(jīng)過過濾和除磁后，磁性異物水平可達(dá)到PPB級管控標(biāo)準(zhǔn)，漿料級磁性異物含量可以做到50ppb以下水平，高出行業(yè)水平50%，整個(gè)生產(chǎn)制程全自動(dòng)控制。

在涂布工序方面，其電芯涂布設(shè)備采用1400mm超寬幅涂布機(jī)，據(jù)官方數(shù)據(jù)顯示，這是目前行業(yè)內(nèi)最寬涂布技術(shù)，一次出兩列，涂布速度可達(dá)80m/min，涂布面密度控制在±1.5%以內(nèi)，涂布正反面錯(cuò)位≤0.5mm，涂布上設(shè)置三套β射線在線面密度檢測系統(tǒng)和2套CCD實(shí)時(shí)涂寬檢測系統(tǒng)，可進(jìn)行涂布數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)檢測和控制，自動(dòng)閉環(huán)管控，換卷AGV自動(dòng)下料裝置，涂布工序?qū)崿F(xiàn)涂布與一次分切的集成工藝設(shè)計(jì)，縮減了工藝步驟。

接下來的輥壓工序已實(shí)現(xiàn)多個(gè)工藝步驟的集成，簡化工藝流程20%，目前輥壓厚度可控制在±3微米以內(nèi)，CPK＞1.33，屬于行業(yè)領(lǐng)先水平。

模切工序則和一期工廠工藝有差異，據(jù)介紹，目前二期工廠這條產(chǎn)線正負(fù)極全部實(shí)現(xiàn)了激光模切，激光模切具備明顯優(yōu)勢，即設(shè)備無需投入模具費(fèi)用，可節(jié)約設(shè)備維護(hù)80%成本，模切效率也得到大幅提升，由原來的30m/min提升至40-50m/min的模切速度，效率提升40%。

而且，在下一條刀片產(chǎn)線上，蜂巢能源還會采用更加先進(jìn)的設(shè)備，實(shí)現(xiàn)工藝的更進(jìn)一步的集成。采用激光模切技術(shù)后，蜂巢能源可做到激光熱影響區(qū)控制小于100微米以內(nèi)，模切毛刺控制0微米，控制水平處于業(yè)內(nèi)先進(jìn)水平。

在疊片工序上，蜂巢能源同樣引領(lǐng)著高速疊片工藝的發(fā)展，而且成為了目前全球率先將高速疊片工藝應(yīng)用在方形電池上的動(dòng)力電池企業(yè)。

在這條刀片電池的產(chǎn)線上，首代傳統(tǒng)Z字型疊片機(jī)的疊片效率可達(dá)0.4S/片，疊片對齊度精度±0.3mm，是目前業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的水平，而且，疊片設(shè)備實(shí)現(xiàn)在線CCD定位糾偏功能確保極片無損檢測和糾偏，設(shè)備上方有FFU高效過濾系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)疊片機(jī)內(nèi)粉塵度管控達(dá)千級水平。

正在研發(fā)的下一代超高速刀片電芯極組成型機(jī)器疊片效率可達(dá)0.125s/片，且將會是世界上刀片電芯生產(chǎn)效率的至高水平。目前這組機(jī)器已經(jīng)開發(fā)完成，2022年產(chǎn)線建設(shè)完成后便可導(dǎo)入量產(chǎn)。

電池物料怎么“搭乘”磁懸浮的“順風(fēng)車”？

普通消費(fèi)者甚至新能源汽車的購買者們都很難想到，在蜂巢能源車規(guī)級AI工廠里，電池物料們也能“搭乘”磁懸浮的“順風(fēng)車”——這條產(chǎn)線上最讓人感到新奇之處，當(dāng)屬一道負(fù)責(zé)將極組輸送到裝配線去的磁懸浮物流線，這是鋰電池行業(yè)內(nèi)首條投入使用的磁懸浮物流線。

據(jù)介紹，行業(yè)傳統(tǒng)運(yùn)輸方式是皮帶傳送線或者輥鏈傳輸線，傳送過程中會產(chǎn)生摩擦，在電芯未入殼之前會有異物進(jìn)入的可能。

而蜂巢能源的這條磁懸浮物流線最大特點(diǎn)就是能減少傳送摩擦帶來的粉塵污染，它的傳送效率非?？欤噍^傳統(tǒng)物流線的0.3m/秒，這條磁懸浮線可以提高到3m/秒，傳送效率提升10倍。

還有，它不僅非常干凈，在傳送結(jié)束和起始時(shí)還可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加減速，防止撞擊的產(chǎn)生，異物抑制率提升80%。

疊片完成的極組可通過一站式熱壓工序的集成，縮減工序數(shù)量，之后電芯在這道磁懸浮物流線自動(dòng)進(jìn)行短路檢測和X-RAY的四個(gè)角部的對齊度，最后再次通過這道物流線自動(dòng)傳送至電芯裝配工序。在這道電芯組裝環(huán)節(jié)重點(diǎn)是如何降低對電池的損傷，蜂巢能源采用的是循環(huán)治具設(shè)計(jì)的搬運(yùn)方案，降低了30%的極組搬運(yùn)次數(shù)。

關(guān)于極組成型工藝，蜂巢能源同樣在動(dòng)腦筋。目前其刀片電芯依然由兩個(gè)極組合并而成，下一條產(chǎn)線將會優(yōu)化為單極組設(shè)計(jì)，簡化極組合并工序，做到極耳直焊工藝應(yīng)用，去除裝配過程的超聲波焊接工藝，讓焊接次數(shù)減少兩次。

繞過磁懸浮物流線后，就是電芯全自動(dòng)裝配線。

在電芯的整個(gè)裝配過程，會有4次hipot測試，其產(chǎn)品異物檢出能力高于行業(yè)2-3次的hipot測試水平。而且蜂巢能源已將刀片電芯隔膜厚度做到了10微米以下。

這是一份優(yōu)秀的數(shù)據(jù)，因?yàn)楦裟ぴ奖?，就能給活性物質(zhì)讓出越多空間，電芯能量密度就越高。目前，蜂巢能源L6刀片電芯能能量密度為175Wh/kg，是現(xiàn)在行業(yè)內(nèi)LFP刀片電芯最高的能量密度，到今年第三季度，這個(gè)數(shù)字將提升至185Wh/kg，通過0.3mm超薄殼體和超薄集流體開發(fā)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)。

在刀片電芯最難的周邊焊接問題上，蜂巢能源目前使用的是對縫焊接，即正負(fù)極同時(shí)周邊焊接，可提升焊接效率50%以上，其超高速焊縫自動(dòng)追蹤焊接工藝可提升焊接良品率10%以上，焊接速度可達(dá)200mm/s。該速度是目前行業(yè)內(nèi)最高側(cè)焊工藝，傳統(tǒng)速度僅為120mm/s。

封裝完后，經(jīng)過了第一次氦氣測漏，漏率的測試精度可達(dá)≤1.0-7Pa?m?3;，生產(chǎn)工藝種設(shè)置4道氦檢，確保電芯封裝品質(zhì)。

鋒從磨礪出，“磨刀石”夠硬

光有精湛工藝還不夠，要打磨出“短刀”的璀璨鋒芒，“磨刀石”必須過硬。

尤為讓人印象深刻的一點(diǎn)，是常州金壇這座現(xiàn)代化工廠對品質(zhì)管控的嚴(yán)苛程度：無論是電池產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的異物管控到毛刺控制，還是對AI智能技術(shù)的精準(zhǔn)管理，抑或是先進(jìn)裝配技術(shù)和集成化工藝的應(yīng)用，最終目的是為了保證生產(chǎn)出符合新能源汽車使用的高品質(zhì)電池產(chǎn)品。

以AI智能技術(shù)應(yīng)用為例，蜂巢能源通過AI大數(shù)據(jù)分析進(jìn)行質(zhì)量智能檢測，實(shí)現(xiàn)了質(zhì)量檢測的智能化及無人化，在生產(chǎn)過程中利用人工智能將不良品的分類與工藝參數(shù)結(jié)合，自動(dòng)尋找最佳參數(shù)，節(jié)約開發(fā)時(shí)間30%，智能化的設(shè)備健康管理，維護(hù)先期預(yù)警可以降低故障率提高設(shè)備稼動(dòng)率，每年節(jié)能費(fèi)用達(dá)450萬元。

對于蜂巢能源而言，這是一條非常清晰的思路，即：通過利用人工智能、先進(jìn)分析和邊緣/云計(jì)算等技術(shù)，對于效率提升、品質(zhì)提升、碳追溯等各個(gè)環(huán)節(jié)，都將會起到至關(guān)重要的作用。

面向TWh時(shí)代，對于動(dòng)力電池企業(yè)而言，要實(shí)現(xiàn)車規(guī)級高品質(zhì)的動(dòng)力電池產(chǎn)能和高效高質(zhì)量交付，就需要不斷革新制造工藝、不斷提升生產(chǎn)質(zhì)量，并用智能化為制造賦能。

通過這條蜂巢能源獨(dú)有的創(chuàng)新生產(chǎn)線，其短刀電池搭載的LCTP電池包的優(yōu)勢也愈發(fā)明顯，除尺寸帶來的兼容性和適配性外，短刀電芯在pack層級排布還有兩個(gè)明顯優(yōu)勢：一是電芯Z向高度增加，最大限度利用Z向空間，體積利用率提升15%；二是電芯底部直接粘接水冷板上，整包結(jié)構(gòu)件數(shù)量減少35%，能量密度提升8%。

短刀揮起，劃出一片藍(lán)海

伴隨電動(dòng)汽車等應(yīng)用場景的需求，電池還需要在快充倍率、材料供應(yīng)的穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)、高安全性等許多方面展開競爭。

對于為何開發(fā)短刀，蜂巢能源給出的思路是：基于尺寸兼容性、電芯性能發(fā)揮、規(guī)?；圃煲蟮榷鄠€(gè)維度的綜合考量結(jié)果。

在兼容性方面，L600短刀片磷酸鐵鋰電芯長薄化設(shè)計(jì)，突顯疊片工藝電池優(yōu)異性能，支持切換590標(biāo)準(zhǔn)模組，實(shí)現(xiàn)串并聯(lián)方案靈活變化，以高標(biāo)準(zhǔn)化、靈活性的特點(diǎn)可最大化降低電池包的設(shè)計(jì)難度。該電芯可廣泛適配以大眾MEB、長城A30及后續(xù)DE30為代表的全新純電動(dòng)平臺車型，實(shí)現(xiàn)A0級以上車型500km以上續(xù)駛里程。

從電芯性能的發(fā)揮上來看，L600短刀片磷酸鐵鋰電芯在安全性、循環(huán)壽命等表現(xiàn)上都有非常明顯的優(yōu)勢。其兩側(cè)出極柱的電芯設(shè)計(jì)，可支持pack環(huán)節(jié)采用上下雙水冷技術(shù)，實(shí)現(xiàn)2~4C快充性能，滿足800V高壓電氣架構(gòu)高端車型應(yīng)用，同時(shí)與CTC全新技術(shù)具有更好匹配性。

而且，該電芯通過尺寸優(yōu)化設(shè)計(jì)，長度增加，厚度減薄，在散熱、膨脹、能量密度上更具優(yōu)勢，同時(shí)本身還可以作為結(jié)構(gòu)件，增強(qiáng)電池系統(tǒng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

目前，L600短刀片磷酸鐵鋰電芯已全面通過過充、撞擊、震動(dòng)、跌落、短路等系列安全性能測試，總體性能表現(xiàn)明顯優(yōu)于國家標(biāo)準(zhǔn)，尤其是順利通過了針刺試驗(yàn)，充分顯示出產(chǎn)品的高安全品質(zhì)特點(diǎn)。

蜂巢能源的策略是，在堅(jiān)持“短刀”這一規(guī)格體系的基礎(chǔ)上，不斷研發(fā)、應(yīng)用新的材料技術(shù)，以應(yīng)對不同的需求。與此同時(shí)，在建設(shè)工廠時(shí)，蜂巢能源也充分考慮了不同技術(shù)路線的兼容，不管是磷酸鐵鋰還是無鈷、三元電池產(chǎn)品，蜂巢能源都可共線生產(chǎn)，以此降低產(chǎn)線投資帶來的負(fù)擔(dān)。

實(shí)際上，“短刀”的各個(gè)序列已經(jīng)有了明確的分工：L600電芯主要是覆蓋主流的500~600km續(xù)航車型，同時(shí)通過果凍電池0熱失控技術(shù)，它還可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)800公里續(xù)航；L300電芯則是針對2.2~4C快充體系，適配800V高端車型；L400則是針對主打長續(xù)航、低成本的PHEV車型，它的能量功率可以兼顧LFP體系，實(shí)現(xiàn)高安全和長壽命；L500則是覆蓋從儲能到商用車領(lǐng)域，并且這些系列的“短刀”電池都能實(shí)現(xiàn)平臺化生產(chǎn)。

未來，蜂巢能源將推動(dòng)乘用車、商用車、儲能、新型車等四個(gè)領(lǐng)域的全域電動(dòng)化，平臺化的短刀品類產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)覆蓋。

結(jié)語：

在已結(jié)束的2021年，蜂巢能源全球動(dòng)力電池裝機(jī)動(dòng)力電池裝機(jī)量同比增長416.67%，首次進(jìn)入前十。近日，它又獲得3.22億元投資，這是其一年多時(shí)間內(nèi)獲得的第四筆融資，投后估值460億元。

但成績背后其實(shí)是重重波折，蜂巢能源董事長兼CEO楊紅新甚至直言“有多個(gè)想不到”，“2018年趕上新能源汽車銷量低谷，也遭遇了2019年新能源補(bǔ)貼退坡，再往后就是新冠疫情，但也沒有想到的是，整個(gè)新能源行業(yè)在2020年下半年出現(xiàn)反彈，短短幾年之間，這個(gè)行業(yè)經(jīng)歷了波峰波谷般的劇變?！?/p>

“不論形勢怎么變，我們依然堅(jiān)持戰(zhàn)略定力，即使在行情不好時(shí)也沒有減少研發(fā)投入，沒有減緩新工廠建設(shè)的步伐，”楊紅新說，“正是這種‘逆向思維’，在行業(yè)不好時(shí)持續(xù)布局，當(dāng)行業(yè)變好時(shí)就可以快速跟上高速增長?！?/p>

在國家扶持新興產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略需求下，蜂巢能源將繼續(xù)以研發(fā)無鈷電池等新產(chǎn)品、研發(fā)應(yīng)用疊片工藝、應(yīng)用機(jī)器視覺人工智能等創(chuàng)新技術(shù)為立身之本。這不僅是動(dòng)力電池企業(yè)順應(yīng)新能源領(lǐng)域的科技發(fā)展需求，也是中國企業(yè)站在全球科技前沿的全力拼爭。

原標(biāo)題：“短刀”如何鍛鋒芒？蜂巢能源的秘籍在常州金壇工廠里

來源：澎湃新聞

標(biāo)簽： 動(dòng)力電池