誰和爭鋒？"刀片電池"能否擔(dān)當(dāng)主流乘用車最佳解決方法重任？

2022-07-12 　來自: 王澤龍 182 1045 0914

　　

日前，比亞迪在"刀片電池出鞘·安天下"線上超級(jí)公布會(huì)上，正式祭出"刀片電池"這一利器，引發(fā)業(yè)內(nèi)熱烈討論。掃描業(yè)內(nèi)，不難發(fā)現(xiàn)蜂巢能源等公司也開展有長電芯產(chǎn)品的研發(fā)。為此，電池我國網(wǎng)編輯和蜂巢能源科技有限公司總裁楊紅新做了深入交流，就刀片電池的相關(guān)話題咨詢了他的看法。以下內(nèi)容即是根據(jù)訪談?wù)矶伞?/p>

 

"比亞迪的‘刀片電池’是基于電池結(jié)構(gòu)、工藝和技術(shù)上的創(chuàng)新，來提升電池包的安全性、電池容量，并降低成本，展示了電池技術(shù)創(chuàng)新的多元化方向，為業(yè)界開展技術(shù)創(chuàng)新供應(yīng)了參考。"楊紅新對(duì)"刀片電池"的出現(xiàn)從電池技術(shù)創(chuàng)新的角度予以了肯定。

 

事實(shí)上，通過此次"刀片電池"公布會(huì)，大家也可以看出電池技術(shù)發(fā)展的一些趨勢(shì)。如電芯正朝著大尺寸、長電芯方向發(fā)展，預(yù)計(jì)未來車用市場，長電芯將是主流；"刀片電池"采用疊片工藝，而非傳統(tǒng)的卷繞工藝，使得極芯壓實(shí)密度更高，厚度更薄，既提升了能量密度，也提升了安全性。楊紅新表示，"預(yù)計(jì)未來疊片工藝將成為車規(guī)級(jí)電池的主流工藝；長續(xù)航仍是整車、電池、以及消費(fèi)者關(guān)注的重點(diǎn)，比亞迪通過‘刀片工藝’來提升磷酸鐵鋰電池包的容量，最終目的還是要提升整車的續(xù)航里程。"

 

當(dāng)然，"外行看熱鬧，內(nèi)行看門道"，仔細(xì)分析"刀片電池"技術(shù)，一方面要看到該技術(shù)為業(yè)界帶來的創(chuàng)新思考，同時(shí)也應(yīng)冷靜看待該技術(shù)的"不足"和可提升的空間。

 

電芯長度越長越好嗎？

 

動(dòng)力鋰電池業(yè)發(fā)展至今，一直追求在有限的空間內(nèi)，用盡量輕、盡量少的材料讓移動(dòng)交通工具獲得更大的能量。"因此，業(yè)內(nèi)持續(xù)開展創(chuàng)新中的一個(gè)重要方向就是：盡量充分地利用空間，在保證安全的情況下，減少不出現(xiàn)能量的輔助零部件，我們稱之為‘結(jié)構(gòu)創(chuàng)新’"。楊紅新認(rèn)為，長而薄的刀片結(jié)構(gòu)電芯散熱性明顯提高，而且本身可以作為結(jié)構(gòu)件，疊加無模組技術(shù)，可以使安全性更好、成本更低、體積能量更高，"預(yù)計(jì)將是未來動(dòng)力鋰電池的主流發(fā)展方向，蜂巢能源也已經(jīng)在這個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行了重點(diǎn)布局。"

 

圖為蜂巢能源電芯尺寸設(shè)計(jì)演化路線

 

從公開的參數(shù)看，比亞迪的"刀片電芯"長度預(yù)裝在比亞迪自家車型"漢"上的"刀片"，可謂量身定制。但比亞迪漢是C級(jí)車，這種長刀片電芯是否適合市場上其他級(jí)別主銷品牌的整車呢？

 

"產(chǎn)品靈活適配性是衡量一個(gè)產(chǎn)品發(fā)展前景的重要指標(biāo)，從節(jié)約行業(yè)資源的角度上講，適配性高的零部件可以擴(kuò)大單品的生產(chǎn)規(guī)模，減少浪費(fèi)，從而整體上降低成本。"楊紅新認(rèn)為，目前，通用標(biāo)準(zhǔn)模組的底層邏輯正是如此。各個(gè)品牌的車上都用同一規(guī)格的355模組或者590模組，使單一型號(hào)能夠達(dá)到工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)，從而降低成本。

 

通過對(duì)當(dāng)前市場上的主銷車型寬度進(jìn)行分析，如1-1圖所示，主流的A0-A級(jí)，以及B級(jí)以上的平臺(tái)適用于長度1150mm-1300mm的長電芯，但假如都按照比亞迪"漢"所標(biāo)配的1m或1m以上長度做電芯，勢(shì)必會(huì)顧此失彼，結(jié)果便是某款車可能匹配較好，另外一些就裝不下，或者空間不能得到有效利用，這就違背了提高空間利用率的初衷。"也就是說，過長的尺寸會(huì)降低對(duì)市場主流乘用車的適配性和靈活性，從整車角度來看，我們?nèi)匀灰獮槠湔业揭粋€(gè)‘合適的’標(biāo)準(zhǔn)，這一點(diǎn)很重要。"楊紅新表示。

 

那么，為何說這個(gè)"合適的"標(biāo)準(zhǔn)很重要呢？一方面可以規(guī)模化量產(chǎn)，降低成本；另一方面可以滿足多種主流車型的需求，降低新車在設(shè)計(jì)、研發(fā)上的難度，利于整個(gè)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

 

事實(shí)上，在研發(fā)長電芯尺寸上，國內(nèi)已經(jīng)有不少電池公司在這方面進(jìn)行嘗試并取得積極進(jìn)展。

 

從1-1圖中可以看到，600mm左右的尺寸或者2*600mm左右的尺寸，似乎可以滿足大部分車型的需求。也和之前使用590模組的平臺(tái)具有很好的兼容切換性，主機(jī)廠可以不做額外的修改和變更。既節(jié)約成本，響應(yīng)速度又快。

 

楊紅新表示，"蜂巢能源正是基于這種設(shè)計(jì)思路，我們開發(fā)了長疊片L6電芯，L代表Longcell,6代表600mm左右的長度。這款產(chǎn)品L6規(guī)格的電芯具有兩種排布方式，可以覆蓋到市場上主銷的80%的車型。"

 

蜂巢能源6規(guī)格電芯排布1

 

蜂巢能源6規(guī)格電芯排布2

 

楊紅新認(rèn)為，從布置靈活性、車型適配性、和傳統(tǒng)590模組通用性、可制造性等方面，600mm左右長度的L6電芯，匹配度更高，可以覆蓋從A0到D級(jí)車的需求，可以說是結(jié)合市場主流車型的需求確定的相對(duì)最合適的長度。早在2019年四月的上海國際車展上，蜂巢能源首次亮相就展示了這款L6產(chǎn)品。

 

"疊片工藝"將是動(dòng)力鋰電池主流方向嗎？

 

在汽車應(yīng)用的場景下，動(dòng)力鋰電池是幾百只串并聯(lián)地使用，質(zhì)量一致性、性能、安全比效率更重要，對(duì)制造工藝要求極為嚴(yán)苛。事實(shí)上，近年來不斷發(fā)生的新能源汽車安全事故，源頭也多在電池制造這塊。而深究其原因，楊紅新認(rèn)為這也是和電動(dòng)汽車發(fā)展之初，動(dòng)力鋰電池多是由3C消費(fèi)類電池直接承襲過來有關(guān)。傳統(tǒng)3C電池制造重要采用卷繞工藝，但是從車用場景來看，"在當(dāng)前及下一代動(dòng)力鋰電池的技術(shù)路線圖下，和導(dǎo)熱和導(dǎo)電均勻、高生產(chǎn)速度、低成本等完美結(jié)合的新一代疊片技術(shù)將是重點(diǎn)發(fā)展方向。"

 

此次比亞迪公布的"刀片電池"，其創(chuàng)新和量產(chǎn)的重要支撐正是其重慶廠采用的疊片工藝產(chǎn)線。

 

疊片工藝天然就是為長電芯制造而生的，在長電芯的制造過程中，疊片工藝比卷繞工藝更加有優(yōu)勢(shì)。有關(guān)電池新勢(shì)力公司，其優(yōu)勢(shì)就是可從高起點(diǎn)切入，可直接采用基于未來趨勢(shì)的創(chuàng)新工藝、創(chuàng)新產(chǎn)線和創(chuàng)新結(jié)構(gòu)。蜂巢能源自2018年進(jìn)入行業(yè)就一直倡導(dǎo)動(dòng)力鋰電池"從‘卷時(shí)代’邁入‘疊時(shí)代’"也正是如此。

 

值得注意的是，電芯越長，其在生產(chǎn)過程中的對(duì)齊度、效率、良品率等都將受到影響，這對(duì)很多公司都是較大的挑戰(zhàn)。蜂巢能源對(duì)此做了深入研究，推出的長電芯L6可謂在長短之間找到了一個(gè)相對(duì)平衡點(diǎn)，不僅在通用性、適配性方面表現(xiàn)優(yōu)異，而且在良率控制和大規(guī)模工業(yè)化量產(chǎn)方面優(yōu)勢(shì)明顯。楊紅新表示，"目前，蜂巢能源已經(jīng)順利投產(chǎn)的車規(guī)級(jí)AI智能廠一期項(xiàng)目，已經(jīng)成熟掌握了全球領(lǐng)先的高速疊片工藝技術(shù)，已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)L6電芯的高效率大批量生產(chǎn)。"

 

磷酸鐵鋰能動(dòng)搖三元電池在乘用車的地位嗎？

 

"刀片電池"公布會(huì)上，比亞迪董事長王傳福表示，比亞迪刀片電池將改變行業(yè)對(duì)三元電池的依賴，將動(dòng)力鋰電池的技術(shù)路線回歸正道。作出此判斷是基于"刀片磷酸鐵鋰電池"可以實(shí)現(xiàn)乘用車600km的續(xù)航，且更安全。

 

楊紅新認(rèn)為，比亞迪通過刀片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，大幅提升電池包整體體積利用率，使得電池包的容量大幅提升，進(jìn)而使得續(xù)航里程也隨之提升。事實(shí)上，動(dòng)力鋰電池業(yè)的創(chuàng)新從本質(zhì)上是為提升體積能量密度和質(zhì)量能量密度。其中材料創(chuàng)新是最基礎(chǔ)最重要的，即在有限的電芯殼體內(nèi)裝入更多的活性材料，"所以動(dòng)力鋰電池業(yè)一路走來，從磷酸鐵鋰到NCM111、NCM523、NCM811……，在持續(xù)減少鈷含量降低成本的同時(shí)，也在不斷提升能量密度，持續(xù)進(jìn)化。"

 

磷酸鐵鋰材料相較于三元材料，質(zhì)量能量密度仍有"短板"。楊紅新表示，"刀片電池和現(xiàn)有尺寸的鐵鋰電池相比，是一種結(jié)構(gòu)和制造工藝的創(chuàng)新，但鐵鋰材料能量密度相對(duì)較低的‘瓶頸’還要突破。當(dāng)消費(fèi)者、整車、電池公司在追求700km、800km甚至更長續(xù)航里程的時(shí)候，磷酸鐵鋰僅通過電池包結(jié)構(gòu)創(chuàng)新難度仍然較大。"

 

此外，也有業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為比亞迪漢是C級(jí)車，可為其電池包供應(yīng)足夠大的空間，裝配刀片鐵鋰后，續(xù)航能達(dá)到600Km。"而有關(guān)更多的主流A/B級(jí)乘用車，電池包空間相對(duì)有限，進(jìn)而電芯尺寸也不能‘過長’，要實(shí)現(xiàn)更長的續(xù)航里程，還是要從質(zhì)量能量密度著手。"

 

值得一提的是，比亞迪"刀片電池"是結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，那么既然是造型差異，該造型是不是在其他材料上也同樣有效？"三元刀片，四元刀片，無鈷刀片……"等只要能系統(tǒng)地解決安全性問題，控制好材料產(chǎn)氣等相關(guān)問題，是不是也都可以有？大電芯三元、四元、乃至無鈷產(chǎn)品都將具有更廣闊的應(yīng)用空間，這樣可以極大豐富整車多場景應(yīng)用下的里程選擇，讓主機(jī)廠有更大的選擇空間。

 

據(jù)了解，目前蜂巢能源基于疊片L6電芯搭配不同化學(xué)體系的動(dòng)力鋰電池已經(jīng)可以覆蓋從450Km-850Km的市場大部分主流車型。比如蜂巢無鈷材料和三元材料的L6電芯等，就可以支持A/B級(jí)乘用車實(shí)現(xiàn)600Km-700Km續(xù)航。

 

蜂巢能源2019年七月公布的無鈷材料電芯，目前已經(jīng)完成了絕大部分的研發(fā)測試工作。"我們蜂巢能源推出的疊片無鈷長電芯在能量密度上已經(jīng)可以媲美811，安全性和壽命要遠(yuǎn)超811，同時(shí)成本又比目前的811低很多，將是一種大有希望的新材料體系。"楊紅新表示。

 

"比亞迪"刀片電池"的創(chuàng)新再一次挖掘了磷酸鐵鋰電池的潛力，拓寬了其應(yīng)用場景。事實(shí)上，業(yè)內(nèi)很多公司也在繼續(xù)挖掘三元、四元、無鈷等多種材料體系的價(jià)值和最佳應(yīng)用場景。"楊紅新認(rèn)為，相關(guān)公司新技術(shù)、新工藝的不斷涌現(xiàn)，如蜂巢能源正在開發(fā)LCTP技術(shù)，使用L6電芯疊加無模組PACK，產(chǎn)品方面，L6-鐵鋰、L6-無鈷和L6-三元都在同步開發(fā)中（預(yù)計(jì)在2021年年初量產(chǎn)），都將為電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展供應(yīng)更多支撐和更多完美的解決方法。

 

當(dāng)然，市場在持續(xù)發(fā)展，行業(yè)各方的探索不應(yīng)止步，動(dòng)力鋰電池業(yè)發(fā)展只有在開放探討的過程中才能持續(xù)完善，電池人在追求技術(shù)進(jìn)步的道路上永無止境。

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