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对飚特斯拉——蜂巢电池日黑科技全记录

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对飚特斯拉——蜂巢电池日黑科技全记录
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对飚特斯拉——蜂巢电池日黑科技全记录

蜂巢能源12月2日举办首场电池

“我们搞这个电池日,有很大的压力。”杨红新说,“因为在我们之前,特斯拉在美国搞了全球第一个电池日。今天我们发布的内容,事实上是可以直接和特斯拉对比的。”

12月2日,蜂巢能源在无锡研发中心举办首个电池日活动。蜂巢能源总裁杨红新发布了一系列的新技术、新产品。

其中很多,确实可以和特斯拉电池日的“黑科技”对飚:从无钴电池,到果冻电池,到热阻隔电池包,到蜂云平台,再到工艺创新……令人目不暇接。这个后发的动力电池企业,创新力很足。

和特斯拉的诸多黑科技不同的是,杨红新每提及的每一个技术、产品,基本都有明确的应用或量产时间表。另外,他还公布了蜂巢能源雄心勃勃的扩张计划。

1

无钴电池开启全球预定

“蜂巢能源无钴电池,今日起接受全球预定。”杨红新在发布会上发出宣告。他还督促说,要抓紧预定,因为明年产能紧张。

对飚特斯拉——蜂巢电池日黑科技全记录

蜂巢无钴电池开始接受全球预定

蜂巢很早就表示将全球首个量产无钴电池。他们距离完成这一目标已经非常近。

具体的量产落地时间,会在明年6月份。在明年7月份,长城第一款搭载无钴电池的电动汽车将会上市,续航600公里。

除了长城,“同时我们也在给国内外几乎所有的整车厂都在送样测评。”

杨红新透露,在欧洲一家车企,蜂巢5款无钴电池已经按该企业的企标通过了测试。另外,“我们的产品也在某美国最大的电动车公司里面已经测试了三个月了,反馈的情况非常好。”

这次发布会,杨红新强调蜂巢的无钴电池采用的是单晶无钴材料,区别于没有钴的磷酸铁锂电池。

他还表示,单晶无钴电池和三元811电池相比,由于可以提高电压,能量密度略高一些,循环寿命则能提升65%。但安全性上,耐高温、耐过充性能都超过811电池。

同为无钴电池,蜂巢还提供了两个平台产品。首先是H平台,能量密度看齐811,但是更安全。但是H平台正极材料含镍也不少,而镍的价格也高。

蜂巢因此还推出E平台无钴电池,能量密度会比811低,但比磷酸铁锂高20%,但成本跟磷酸铁锂接近。

两个平台各有两个产品,共4款电芯。E平台经济型2款是VDA尺寸。H平台2款,一款是按MEB尺寸,一款是L6。这4款电芯,可以涵盖续航300~800公里全系车型。

2

四元电池降低镍的比例

杨红新是在介绍“冷蜂”技术体系时,提及无钴电池的。

所谓“冷蜂”,是蜂巢热失控系统性解决方案,希望通过材料、电芯、电池包、监控系统四大层级的原创技术,彻底解决电池系统的热失控问题。

在材料层级中,无钴材料是安全材料的一款。另一款安全的材料就是NCMA材料,也就是蜂巢所说的四元电池。

不过,杨红新介绍,蜂巢开发四元电池的思路发生了变化。

“以前我们的技术路线和LG是一样的,努力提高镍含量,再加入铝,使它能量密度又高又稳定。”杨红新说,“但是镍含量高带来的热的问题,产气的问题,安全的问题非常难解决,而且现在镍的成本开始不可控了。”所以,蜂巢新的四元电池思路是,把镍比例降下来,又安全,又要便宜,属于中镍材料。

这款NCMA电池,蜂巢也做成了单晶高电压的,能量密度和811相当。但是,安全性大幅提升,DSC温度可以比三元提高10~15度,循环寿命可达3000次,比811也好很多。

3

“果冻电池”出世

在电芯层面,蜂巢此次发布了一个自主 开发的全新技术——果冻电池。

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蜂巢发布果冻电池

所谓果冻电池,是指类似于凝胶的电解质,但具备高电导率、自愈合的电解质。

“它在保证电性能的同时和兼得安全性能。”杨红新说。

蜂巢已经用这种电解质做出了软包和90安时的方形电芯。他介绍,果冻电池测试样品在钢针刺穿后,不起火不冒烟,而且热箱热冲击也可以通过150度的测试。

果冻电池的短板在于,内阻比现在三元全液态电解质的电池大概提高5%。但它的倍率性能,跟含有钴的材料混合到一起,倍率可以变好2%;和没有钴的元素混合到一起,倍率会略微的变差2%。

杨红新还强调,果冻电池的方案并不复杂,可以做到快速的量产,而且它既可以做高镍体系,又可以做无钴体系,也可以做中镍体系。

4

热阻隔电池包:电芯热失控不起火

热阻隔电池包是指能够有效隔绝局部电芯热失控的电池包。

在2020年7月和11月,蜂巢已经连续做了两次采用该技术的整包热失控测试。电池包采用811电芯成组,和长城的纯电皮卡和欧拉IQ车上用的一样。

在11月的测试视频中,在人为引爆的第一颗电芯后,电池包就开始冒烟,25分钟以后所在的模组热失控完成,相邻模组没有发生事故。

“我们未来会做到一颗电芯热失控,模组不热失控;第三步会做到没有电芯会产生热失控。”杨红新说。

5

蜂云平台监控安全

除了在材料、电芯、电池包层面做好安全性设计、控制,蜂巢还建立了蜂云平台,来做电池安全监控。

目前,这一平台由蜂巢能源联合清华大学开发。目前,该平台具备内短路故障预警等功能。目前平台闭环预警成功率已经达到90.9%,可以提前2个月的预警内短路,保障电池系统安全。

清华大学教授卢兰光介绍,该平台二期将有7项内容提升,包括云端析锂分析、云端缺陷电池分析和残值评估。

杨红新介绍,这一平台目前监控了9万辆电动汽车,分析数据超过16亿条,具备20多项监控项目。

6

利用AI实现车规级品质

蜂巢能源一直推崇车规级动力电池的概念。在这次发布会上,杨红新介绍了三个利用AI技术提升品质的方法。

第一个是AI+容量预测。

传统的动力电池生产工艺的最后一个环节,是分容。其逻辑是,由于生产一致性并不可能绝对地高,因此要通过化成,测量出准确容量,将容量一致的产品挑选出来。

在此过程中,电池要反复充放电,既需要大量的化成设备,又要浪费电量。AI+容量预测的目标是取消分容。这项技术由蜂巢和西门子联合开发。他们通过读取生产过程中的数据,建立预测模型,对电池容量进行测算。

目前,这一容量模型预测的准确度已经达到了98%以上。蜂巢还将继续提升容量预测的准确度,计划明年3月份先上线运行。在2023年,蜂巢全新的产线建设的时候,就将直接取消分容。

第二个是AI智能焊接技术,分为激光焊接技术和超声波焊接技术。这项技术的目的是,实现在线不破坏性100%的全检。

以激光焊接为例,AI技术会监控不同的零部件在各工序的参数,来实现自动对激光头焊接器参数及位置的调整。

按计划,AI激光焊接技术在2022年导入;智能超声波焊接技术在2021年下半年进行量产验证。

第三个是AI自放电检出。它既能检测电压,同时也检测漏电流,而且使用大数据做AI分析,动态地预测电池状态。这项技术的应用,有望缩短电池静置时间50%;库位数量减少50%;厂建面积降低50%,运营费用降低200万元。

“这项技术我们也已经开发了很长时间了,在2021年就会进行量产的验证。”

7

通过改善制造降低成本

与特斯拉类似,蜂巢试图颠覆电池生产工艺,来降低制造成本。

首先蜂巢采用叠片工艺,并有不断提升叠片速度的计划。蜂巢第一代叠片技术,可以实现0.6秒/片的叠片速度。

而第二代叠片技术,将能使其叠片速度提升到0.45秒/片。到第三代,速度要提升到0.125秒/片。这一叠片速度,还是在蜂巢600毫米电池上实现的。到第三代时,叠片工艺的效率就能和卷绕相竞争。

其次,蜂巢自己研发了干法涂布工艺。

特斯拉在收购Maxwell公司后,掌控了干法涂布工艺,但电池日上没有宣布何时应用。

蜂巢自主研发了干法涂布设备、工艺和粘结剂。“因为使用了比较新型的粘结剂的技术,它电极的厚度,理论上可以做到现在的10倍的厚度。”杨红新说,它意味着能量密度的大幅提升。

不过,他表示,初期只希望做到和液态相同的能量密度,但是从投资占地面积,从水分控制上,干法涂布都有非常大的优势。

第三,和特斯拉电池日类似,基于前面提及的很多技术和理念,蜂巢也提出了非常积极的效率提升、设备节约和工序简化目标。

杨红新说,蜂巢的工厂2021年可望每分钟生产15只电芯,2025年希望提升到每分钟生产60只电芯。电芯每GWH的设备投入预计可以降低20%。整合技术、集成技术,会使现在电芯生产从12个工序未来降到6~7个工序。

“工序的减少意味着质量的大幅提升。因为工序越多,它就会产生不良品,磕碰、划伤、异物都会产生,工序越少,可靠性越好,一致性越好,成本越低,占地面积越小,投资越少。”

未来的电池生产方式可能完全超出想象。杨红新说,“预测未来最好的办法,就是把它创造出来。”

8

第二代产品进展

以上提及的很多的技术,会用到蜂巢第二代产品中。而第二代产品,全部会在明年量产。

杨红新归纳,第二代产品和第一代相比,特点是:全新升级,三化一强。三化一强指的是:长薄化,无钴化,快充化,强功率。

长薄化——蜂巢会推出从L3、L4跟L6电芯(长度从340mm到574mm),同时结合长电芯、无模组集成式设计,使系统零部件减少25%,成本降低11%,能量密度提升10%。

无钴化即前面提及的两个平台4款电芯。

快充化——杨红新认为,解决里程焦虑,第一个阶段是提高能量密度,把续航里程做长,做到600公里700公里,不用总去充电;第二个阶段是蔚来的换电、理想的增程;未来还有第三种途径就是超级快充。

超级快充是350kw这种功率的充电站,“10分钟的充电可以让你跑400公里,跟加油是一样的。”杨红新说,但是人们不允许有快充就可以把能量密度做低。

蜂巢正在开发的产品,寿命提升33%,能量密度也可以得到提升,充电时间缩短62%。而且,“这款产品最快也会在2022年初就会上市。”

强功率,是指蜂巢将为混合动力汽车提供功率型电池。“我们要推出一款HEV的5.2安时软包电芯”,可以做到25,000次的循环,70c放电,功率密度5600W/kg。

此外,第二代产品中还会有一款NCM811+硅负极的电池。“这款产品是为一欧洲的某品牌开发的,会在明年年中就会上市”。

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更长远技术和产品

特斯拉在电池日上发布的硅纳米线电池引发关注。蜂巢此次也有类似技术——硅石墨烯。

“我们这款材料现在的测试结果已经在软包电池上做测试,比纳米硅技术首效提高35%,寿命提高60%,倍率提高15%,膨胀大幅度降低。”杨红新说,基于这个技术,未来会帮助蜂巢做出既能快充,高能量密度高,还能高循环寿命,全方位提升的电池。

蜂巢能源也在研发全固态电池。“硫化物,氧化物两个体系都在做,但说实话挑战非常大。”杨红新说。

根据蜂巢无锡118创新中心展示的宣传图片,他们的计划是2021年底产出第一代、复合电解质固态电池,能量密度在250-300wh/kg,2030年底做出第四代、全固态电解质的电池,能量密度在450-500wh/kg。

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2025年目标出货量超40Gwh

仅仅成立两年时间的蜂巢能源,产量增长迅速。

今年9月和10月,蜂巢能源已经跻身国内装机量TOP10队列。

蜂巢常州工厂一期4Gwh产能建成,质量总合格率已经达到了93.5%。“明年的目标达到行业95%的领先的水平。目前是给长城汽车以及其他一些外部客户在开始送货,包括EV和PHEV三条产线都已经全线贯通。”杨红新说。

杨红新透露,蜂巢能源的常州二期工厂已经启动,预计2021年有效产能将达6.91GWh,目标要进入国内TOP3。德国,蜂巢能源累计投资20亿欧元建设工厂,设计总产能24GWh,日前蜂巢能源官宣确定在德国萨尔州建设模组PACK工厂和电芯模组工厂,前者最早2022年Q2投产,后者计划2023年底投产。

在更为前沿的电池技术储备和开发上,蜂巢能源无锡 118 全球锂电创新中心为平台,还在进行包括全固态电池、胶囊电池、自消气电池、混合正极材料等技术和产品的前期开发,探索面向未来十年的锂电行业新技术。

对飚特斯拉——蜂巢电池日黑科技全记录

蜂巢启动了无锡118创新中心

在更远的未来,蜂巢有更宏大的目标。配合上市的计划,蜂巢计划2022年外销比例超过50%。2025年目标出货量销量要突破40GWH。

“蜂巢能源已经进入了全面稳定快速的发展阶段,已经取得的进步足以使人振奋,但与未来相比,今天的一切都微不足道。”杨红新说,“现在风来了,我们随时准备起飞。”(完)

来源:第一电动网

作者:电动汽车观察家

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