導讀
隨著新能源汽車滲透率逐步提高，除了主打智能化、電動化的新造車勢力，傳統(tǒng)車企也紛紛成立新能源子品牌，押注新能源新品牌，新能源汽車品牌一個接著一個，覆蓋從A00級小車到百萬豪車所有級別。
但隨著特斯拉降價引發(fā)價格戰(zhàn)，新能源汽車業(yè)進一步加劇“內(nèi)卷”，新能源汽車圈的“內(nèi)卷”很快傳導到電池業(yè)，電池業(yè)在“內(nèi)卷”的同時還要面對原材料的激烈波動，亞歷山大，如何面對“內(nèi)卷”并勝出呢？
筆者親眼目睹蜂巢能源五年快速發(fā)展過程，認為其中的經(jīng)驗科技創(chuàng)新與戰(zhàn)略主動值得借鑒，先講講科技創(chuàng)新部分，供業(yè)內(nèi)人士參考。
蜂巢能源在發(fā)展初期就確立了差異化競爭策略和技術領先型策略
蜂巢能源剛開始保定研發(fā)中心只有0.04GWh的中試線，后來在常州建成第一個生產(chǎn)基地并投產(chǎn)，再于無錫成立全球研發(fā)中心，一路快速發(fā)展，短短兩三年內(nèi)建設了國內(nèi)上饒、馬鞍山、湖州、鹽城、南京、遂寧、達州等生產(chǎn)基地，以及海外德國薩爾州、勃蘭登堡州兩家工廠。
蜂巢能源從最早提出的“無鈷”到“蜂云平臺”、“短刀”再到“飛疊”技術……所有技術的突破和落地無不體現(xiàn)了“因創(chuàng)新而前進”的企業(yè)精神以及主動的戰(zhàn)略選擇。電池企業(yè)的科技創(chuàng)新，包括關鍵材料、電芯、安全、控制系統(tǒng)及結構、智造體系、新型電池等方面的創(chuàng)新。
關鍵材料
蜂巢能源自主研發(fā)的層狀無鈷正極材料和無鈷電池填補了國際空白，為世界首創(chuàng)。蜂巢能源經(jīng)過近百次中試調(diào)試和電性能驗證，研制出世界首款無鈷正極材料并量產(chǎn)裝車，成功獲得69項中國專利和46項國際專利。在蜂巢能源研發(fā)中心內(nèi)部設有前沿實驗室，專門針對前瞻性技術的研究，除了無鈷電池外，還有很多的新型結構和材料等，都在做進一步的開發(fā)。
舉例來說，蜂巢能源針對PHEV專用產(chǎn)品開發(fā)專有材料體系，正極材料采用4級顆粒復配技術，電解液超快離子通道，實現(xiàn)了電芯內(nèi)阻降低15%，功率性能提升了5%，循環(huán)壽命提升26%，完全超越了目前客戶對產(chǎn)品的期望和要求。對應的電池系統(tǒng)也在今年6月份正式量產(chǎn)交付，采用了LCTP2.0的技術，可以做到相鄰電芯不失控，相應冷卻速度達到1.5分鐘，體積利用率提升了10%，模態(tài)提升了50%以上。
高比能量電池
蜂巢能源自主研發(fā)的高鎳加硅高比能三元方形電池，能量密度超過260wh/kg，處于行業(yè)領先水平，打破了日韓企業(yè)技術壁壘，實現(xiàn)了關鍵核心技術的自主掌握，已給長城汽車、吉利汽車、法國PSA、光束汽車等公司批量供貨。
蜂巢能源推出的納米網(wǎng)硅負極材料，通過直接在硅顆粒表面進行碳包覆的方式，實現(xiàn)了硅材料膨脹的自約束，不僅是實現(xiàn)了高容量和高首效，還兼顧了長壽命和快充特性，配合中、高鎳正極可實現(xiàn)320Wh/kg～350Wh/kg的高能量密度，在高比能電池中有著廣泛的應用前景。
PHEV專用電池
蜂巢能源在第一代短刀電池中就推出了專注PHEV的L400產(chǎn)品，是蜂巢能源在2021年和客戶一起，敏銳地觀察到電動車用戶始終對電車續(xù)航存在一定的焦慮，得出了原本被視為過渡產(chǎn)品的PHEV車型，將和BEV車型長期持續(xù)存在的結論而開發(fā)的。
蜂巢能源在PHEV領域電池的布局，目前是行業(yè)內(nèi)最完整、最全面、量產(chǎn)時間最早的。PHEV專用產(chǎn)品經(jīng)過2年的發(fā)展，已經(jīng)從純電續(xù)航50、100、150到200公里完成全生態(tài)布局。兩款主力電芯產(chǎn)品分別為60Ah和90Ah，這兩款電芯長度、厚度、材料體系完全一致，只是在高度上為了適配不同底盤、離地間隙的轎車與SUV而做了區(qū)分，PACK后能量密度做到了177Wh/kg，目前行業(yè)領先。
電池安全
在2020年蜂巢能源首次電池日上，蜂巢能源首次對外發(fā)布了熱失控系統(tǒng)性解決方案——冷蜂，通過材料、電芯、電池包、監(jiān)控系統(tǒng)四大層級的原創(chuàng)技術徹底解決電池系統(tǒng)的熱失控問題。
蜂巢在此基礎上再接再厲，于去年12月份的第三次電池日上發(fā)布了龍鱗甲的概念，并于今年4月18日的上海車展上首次正式亮相。龍鱗甲出發(fā)點來源于蜂巢能源對安全的極致追求，PACK系統(tǒng)想要做到不熱失控，首先得做到相鄰電芯不熱蔓延。基于此根本訴求，蜂巢工程師們分析了以往BV測試中所有數(shù)據(jù)，總結發(fā)現(xiàn)出要想做到這點，第一靶向電芯失控后的溫度必須可以快速的、有序排除到電池包之外，避免溫度傳到相鄰電芯產(chǎn)生連鎖反應。
分析過往實驗后發(fā)現(xiàn)，單顆電芯溫度一旦出現(xiàn)失控，很容易出現(xiàn)短路，電芯失控噴發(fā)的導電物質(zhì)很容易產(chǎn)生拉弧反應，導致整包產(chǎn)生連鎖反應。為了控制連鎖反應和有效的泄壓，傳統(tǒng)的電池安全系統(tǒng)是增加各種防護和排氣空間，來避免熱失控，但代價是設計復雜，重量增加。
為此，龍鱗甲采用了先進的“熱電分離”技術。綜合考慮“熱”、“電”的因素，通過獨立區(qū)分熱失控泄壓區(qū)與電源傳送區(qū)，大幅降低熱失控時內(nèi)部高壓拉弧、打火的失效概率，結合電芯防爆設計，有效降低了對排氣空間的要求，可以更加有序、定向的排氣，排氣時長縮短75%以上，循環(huán)壽命做到兩千五百次以上，熱失控實驗和傳統(tǒng)電芯相比降低了35%的最高溫度，真正實現(xiàn)了電池“無熱失控蔓延”和76%(三元鋰)行業(yè)最高成組效率。
蜂巢能源與清華大學聯(lián)合研發(fā)的鋰電池大數(shù)據(jù)預警監(jiān)控系統(tǒng)，是中國唯一一個獲得汽車工業(yè)科技進步獎的電池預警系統(tǒng)，核心軟件算法和機理模型均處于行業(yè)領先水平。
電池控制系統(tǒng)及結構
蜂巢能源在PACK領域的創(chuàng)新最典型的代表就是“龍鱗甲”，其實就是一個電池組結構性的創(chuàng)新和系統(tǒng)上的創(chuàng)新，蜂巢能源作為一家最懂汽車的電池公司，在系統(tǒng)集成和PACK領域深耕多年，對結構領域、系統(tǒng)領域的創(chuàng)新速度，創(chuàng)新的結果，是有目共睹的，成績是斐然的。在能量密度方面，電芯層面采用了更高能量密度磷酸鐵鋰電芯；系統(tǒng)層面，提升結構件集成度。通過技術優(yōu)化，采用磷酸鐵鋰電芯的龍鱗甲電池系統(tǒng)體積成組效率大幅提升至76%，續(xù)航超過800公里，采用高錳鐵鎳電芯超過900公里，采用三元電芯則超過1000公里。同時使用三合一設計，兼容CTC /CTB，可適配A00~C級車。對應的產(chǎn)品將于今年12月份搭載客戶車型，正式批量生產(chǎn)。
電芯結構領域，蜂巢能源在2019年4月的上海車展上全球第一家展示了長薄型短刀疊片電芯實物，以高安全性和高成組效率，已經(jīng)成為電池行業(yè)新的趨勢，引領行業(yè)從歐洲定義的VDA、MEB型號標準，進化到了“短刀”型號，即將在2023年四季度配套歐洲豪華品牌面向全球銷售。在儲能領域，同樣帶來零部件減少15%以上，體積利用率提升10%以上，與安全的大幅提升。蜂巢能源更是在2022年作為牽頭單位，聯(lián)同中國汽車動力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟、中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會等單位，共同發(fā)布《電動車用高速疊片動力電池白皮書2.0》。根據(jù)筆者與鋰電設備廠家交流，大部分在手訂單是長薄型疊片電芯裝備，側面證明了這是電池結構趨勢，蜂巢走在了前面。
高效智造技術
蜂巢能源第一代疊片技術的效率是0.6秒/片，第二代0.45/片，而第三代“飛疊”技術效率已經(jīng)持平卷繞工藝，達到0.125秒/片的效率，實現(xiàn)了全球疊片技術最高制造效率，并降低了50%的投資，已在鹽城、南京基地量產(chǎn)，打破了韓國企業(yè)在該領域的技術壟斷。
自主研發(fā)電芯極片翻折檢測、焊接缺陷檢測、外觀六面檢測、K值動態(tài)篩查等9種AI與大數(shù)據(jù)檢測算法，突破行業(yè)難題，AI視覺缺陷檢出率接近100%，處于行業(yè)領先水平。
固態(tài)電池、鈉電池等
2022年7月，蜂巢能源全固態(tài)電池實驗室研發(fā)出國內(nèi)首批20Ah級硫化物體系全固態(tài)原型電芯。該系列電芯能量密度達350-400Wh/kg，現(xiàn)已順利通過針刺、200℃熱箱等實驗，一旦量產(chǎn)應用，電動車可實現(xiàn)續(xù)航里程1000公里以上，處于行業(yè)領先水平。
2022年12月，蜂巢能源宣布第一代鈉離子電池原型樣件已經(jīng)完成開發(fā)，能量密度110Wh/kg。
除了第一代鈉離子電池原型外，蜂巢能源第二代鈉離子電池產(chǎn)品正在開發(fā)， 2023 年一季度完成設計定型，能量密度為135Wh/kg；2023四季度計劃完成能量密度160Wh/kg的鈉離子電池開發(fā)，預計循環(huán)壽命超過2000周。
最后
隨著全球能源轉型的加速和環(huán)境保護意識的提高，新能源汽車逐漸成為市場的主流趨勢。據(jù)乘聯(lián)會數(shù)據(jù)預測2023年中國新能源乘用車銷量為850萬輛，年度新能源車滲透率有望達到36%。這些成績的取得是國家政策正確引領、行業(yè)共同努力的結果，更是中國企業(yè)在材料、結構、工藝等方面持續(xù)創(chuàng)新迭代，技術力和產(chǎn)品力得到了消費者的認可。
從蜂巢能源快速發(fā)展的五年來看，得益于持續(xù)的研發(fā)投入，得益于一直積極踐行“以客戶為中心，以奮斗者為本，以創(chuàng)新為根，贏在協(xié)同”的核心價值觀，一直以“因創(chuàng)新而前進”的企業(yè)精神在產(chǎn)品和技術領域持續(xù)地創(chuàng)新。
(本文作者顧國洪為工信部江蘇大學新能源汽車專精特新產(chǎn)業(yè)學院副院長)
