蜂巢能源首次亮相上海车展,其高速叠片方形锂离子电池系列产品引发业界震动,引领动力锂电池——电动汽车的“心脏”——升级进入一个全新的“叠时代”。

中国是世界公认的引领汽车电动化浪潮的核心市场,电动汽车的众多核心技术也将由中国市场开创引领。2019年上海车展充分印证了这一点。一家名为“蜂巢能源”的动力电池新秀企业首次参展,其高速叠片方形锂离子电池系列产品引发业界震动,引领动力锂电池——电动汽车的“心脏”——升级进入一个全新的“叠时代”。

蜂巢能源开辟锂电“叠时代”  正在开发的三期叠片效率将达0.25秒

从3C到汽车 锂电池在迭代中升级

从1972年首块可充电锂电池面世至今,锂电池在原材料和生产工艺方面呈螺旋式进步。锂电池从理想走进现实,实现了大规模产业化。

日本索尼公司是商用锂电池1.0时代的缔造者。其推出的卷绕工艺锂电池广泛应用于手机、相机、笔记本电脑等3C消费电子领域。今天看来,这种3C类锂电池在安全、能量密度、循环寿命等方面仍然存在很多待改进的空间,而在当时索尼公司此举已属难能可贵。

进入二十一世纪,有人开始将这种卷绕电池应用到汽车上,锂电池2.0时代就此开启。此时的锂电池比索尼当年的产品已经有了很大进步,但仍然采用传统卷绕工艺,其本质只能算是3C锂电池的改进版。

电动汽车平台化 呼唤动力电池迈入3.0

2017年后,能源危机和环境危机的双重压力之下,欧洲各国纷纷发布燃油车禁售时间表,给主营燃油车的大众、奔驰和福特们带来了巨大压力,他们不得不重新考虑加快发展电动汽车。而在中国,新能源汽车势力在国家政策的支持下更如雨后春笋般蓬勃发展。

全行业重视之下,电动汽车由“油改电”迅速升级到标准平台化。短短几年时间,大众、宝马、奔驰和沃尔沃各自推出了MEB、FSAR、EVA和MEP电动车平台。自主品牌领军者长城也推出了电动车专用的ME平台。纯电动的标准平台化趋势对动力电池提出了标准化、大容量和大尺寸的直接需求,这不仅预示着未来方形电池将成为动力电池的主流,更对动力电池的工艺品质提出了全面升级的要求。

在此之前,方形动力电池生产工艺主要以卷绕为主。卷绕工艺非常成熟,成本也相对较低,但在电动车平台化发展趋势面前,卷绕工艺明显开始力不从心。比如在电池能量密度提升方面,专家们尝试用硅负极替代传统的石墨负极。硅材料易膨胀,加之卷绕式极组容易出现最内圈极片断裂问题,进而限制了硅材料的添加量,电池能量密度的提升有限,同时存在较大的安全隐患,影响电池使用寿命。

此时,方形电池采用叠片工艺开始显露出巨大优势。

蜂巢能源开辟锂电“叠时代”

和卷绕工艺相比,叠片工艺具备天然的优势。叠片式极组呈长方形,几乎可以充满方形壳体空间;而卷绕式极组呈椭圆形,必然造成壳体四角的空间浪费。另外,卷绕式极组长时间使用后容易扭曲,两侧圆弧处断裂造成内部短路。未来方形电池做大做长,电池管理更加简易高效,可以更好地适应电动汽车模块化生产,这也是圆柱电池所不具备的优势。

蜂巢能源开辟锂电“叠时代”  正在开发的三期叠片效率将达0.25秒

在产品性能方面,叠片工艺生产的方形电池优势明显:因为极组有更好的结构适应性,电池变形和膨胀的几率大幅下降;边缘结构更简单,电池安全性更高;能量密度可以相应提高5%;循环寿命提升10%-20%;内阻更低,可以实现更高倍率放电;电池的规格更加灵活,一致性更佳。叠片工艺相比卷绕工艺,相当于激光焊接相比普通钎焊一样,通过生产工艺的革命性升级,大幅度提升产品的性能。

蜂巢能源开辟锂电“叠时代”  正在开发的三期叠片效率将达0.25秒

当然,叠片工艺也面临很多需要克服的问题:工艺门槛更高,生产成本有所提升等,其中最大的难题是生产效率。日韩厂商曾经攻关叠片工艺,但是生产效率提升始终无法取得实质上的突破。

蜂巢能源在叠片工艺的技术突破,一举改变目前动力电池的困境。它在世界范围内首创了方形电池应用高速叠片工艺,并创造性地解决了叠片工艺一直难以突破的效率问题。传统叠片工艺效率为每片约1秒,这个速度无法和卷绕工艺竞争。蜂巢能源一期工厂的叠片工艺效率已达到0.6秒;二期工厂的叠片效率将会提升至0.45秒,这个效率已经非常接近卷绕工艺;正在开发的三期工厂将突破性地达到0.25秒,实现后将超越卷绕工艺效率。蜂巢能源的高速叠片工艺还采用改进优化的热覆合工艺,让极片制成更加稳定,后期电芯界面稳定,性能保持更好。蜂巢能源正在与欧洲顶级车企深入合作,工厂按照世界一流标准建设,产线自动化率高达95%,大幅降低人工干预带来的品质影响,全制程良率高达97%,为应用高速叠片工艺铺平了道路。

蜂巢能源开辟锂电“叠时代”  正在开发的三期叠片效率将达0.25秒

叠片工艺灵活,易扩展,可以灵活设计叠片尺寸,生产不同规格和尺寸的电池,甚至可以推出超长电池和特种电池,充分满足不同行业和客户的需求。随着蜂巢能源方形叠片电池的推出,动力电池迈入“叠时代”已经势在必行。

[责任编辑:陈语]

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