对飚特斯拉——蜂巢电池日黑科技全记录
电动汽车观察家 2020-12-03 09:21:23 0
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“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。“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。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。 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。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。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。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。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。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。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。”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。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。”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%。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”。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。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。在德国，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，蜂巢能源以无锡 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。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）Tips：点击图片即可进入免费报名哦
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