(文章來源:CBEA)
動力電池業發展至今,一直追求在有限的空間內,用盡量輕、盡量少的材料讓移動交通工具獲得更大的能量。“因此,業內持續開展創新中的一個重要方向就是:盡量充分地利用空間,在保證安全的情況下,減少不產生能量的輔助零部件,我們稱之為‘結構創新’”。楊紅新認為,長而薄的刀片結構電芯散熱性明顯提高,而且本身可以作為結構件,疊加無模組技術,可以使安全性更好、成本更低、體積能量更高,“預計將是未來動力電池的主流發展方向,蜂巢能源也已經在這個領域進行了重點布局。”
從公開的參數看,比亞迪的“刀片電芯”長度預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級車,這種長刀片電芯是否適合市場上其他級別主銷品牌的整車呢?“產品靈活適配性是衡量一個產品發展前景的重要指標,從節約行業資源的角度上講,適配性高的零部件可以擴大單品的生產規模,減少浪費,從而整體上降低成本。” 楊紅新認為,目前,通用標準模組的底層邏輯正是如此。各個品牌的車上都用同一規格的355模組或者590模組,使單一型號能夠達到工業化規模生產,從而降低成本。
那么,為什么說這個“合適的”標準很重要呢?一方面可以規模化量產,降低成本;另一方面可以滿足多種主流車型的需求,降低新車在設計、研發上的難度,利于整個電動汽車產業的發展。事實上,在研發長電芯尺寸上,國內已經有不少電池企業在這方面進行嘗試并取得積極進展。楊紅新表示,“蜂巢能源正是基于這種設計思路,我們開發了長疊片L6電芯,L代表Long cell, 6代表600mm左右的長度。這款產品L6規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。”
楊紅新認為,從布置靈活性、車型適配性、與傳統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級車的需求,可以說是結合市場主流車型的需求確定的相對最合適的長度。早在2019年4月的上海國際車展上,蜂巢能源首次亮相就展示了這款L6產品。
在汽車應用的場景下,動力電池是幾百只串并聯地使用,質量一致性、性能、安全比效率更重要,對制造工藝要求極為嚴苛。事實上,近年來不斷發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,楊紅新認為這也是與電動汽車發展之初,動力電池多是由3C消費類電池直接承襲過來有關。傳統3C電池制造主要采用卷繞工藝,但是從車用場景來看,“在當前及下一代動力電池的技術路線圖下,與導熱和導電均勻、高生產速度、低成本等完美結合的新一代疊片技術將是重點發展方向。”
此次比亞迪發布的“刀片電池”,其創新和量產的重要支撐正是其重慶工廠采用的疊片工藝產線。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有優勢。對于電池新勢力企業,其優勢就是可從高起點切入,可直接采用基于未來趨勢的創新工藝、創新產線和創新結構。蜂巢能源自2018年進入行業就一直倡導動力電池“從‘卷時代’邁入‘疊時代’”也正是如此。
值得注意的是,電芯越長,其在生產過程中的對齊度、效率、良品率等都將受到影響,這對很多企業都是較大的挑戰。蜂巢能源對此做了深入研究,推出的長電芯L6可謂在長短之間找到了一個相對平衡點,不僅在通用性、適配性方面表現優異,而且在良率控制和大規模工業化量產方面優勢明顯。楊紅新表示,“目前,蜂巢能源已經順利投產的車規級AI智能工廠一期項目,已經成熟掌握了全球領先的高速疊片工藝技術,已經可以實現L6電芯的高效率大批量生產。”
“刀片電池”發布會上,比亞迪董事長王傳福表示,比亞迪刀片電池將改變行業對三元電池的依賴,將動力電池的技術路線回歸正道。作出此判斷是基于“刀片磷酸鐵鋰電池”可以實現乘用車600km的續航,且更安全。
楊紅新認為,比亞迪通過刀片結構設計,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,進而使得續航里程也隨之提升。事實上,動力電池業的創新從本質上是為提升體積能量密度和質量能量密度。其中材料創新是最基礎最重要的,即在有限的電芯殼體內裝入更多的活性材料,“所以動力電池業一路走來,從磷酸鐵鋰到NCM111、NCM523、NCM811……,在持續減少鈷含量降低成本的同時,也在不斷提升能量密度,持續進化。”
磷酸鐵鋰材料相較于三元材料,質量能量密度仍有“短板”。楊紅新表示,“刀片電池與現有尺寸的鐵鋰電池相比,是一種結構和制造工藝的創新,但鐵鋰材料能量密度相對較低的‘瓶頸’還需要突破。當消費者、整車、電池企業在追求700km、800km甚至更長續航里程的時候,磷酸鐵鋰僅通過電池包結構創新難度仍然較大。”
此外,也有業內人士認為比亞迪漢是C級車,可為其電池包提供足夠大的空間,裝配刀片鐵鋰后,續航能達到600Km。“而對于更多的主流A/B級乘用車,電池包空間相對有限,進而電芯尺寸也不能‘過長’,要實現更長的續航里程,還是要從質量能量密度著手。”
值得一提的是,比亞迪“刀片電池”是結構創新,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……”等只要能系統地解決安全性問題,控制好材料產氣等相關問題,是不是也都可以有?大電芯三元、四元、乃至無鈷產品都將具有更廣闊的應用空間,這樣可以極大豐富整車多場景應用下的里程選擇,讓主機廠有更大的選擇空間。
據了解,目前蜂巢能源基于疊片L6電芯搭配不同化學體系的動力電池已經可以覆蓋從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級乘用車實現600Km-700Km續航。蜂巢能源2019年7月發布的無鈷材料電芯,目前已經完成了絕大部分的研發測試工作。“我們蜂巢能源推出的疊片無鈷長電芯在能量密度上已經可以媲美811,安全性和壽命要遠超811,同時成本又比目前的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”的創新再一次挖掘了磷酸鐵鋰電池的潛力,拓寬了其應用場景。事實上,業內很多企業也在繼續挖掘三元、四元、無鈷等多種材料體系的價值和最佳應用場景。” 楊紅新認為,相關企業新技術、新工藝的不斷涌現,如蜂巢能源正在開發LCTP技術,使用L6電芯疊加無模組PACK,產品方面,L6-鐵鋰、L6-無鈷和L6-三元都在同步開發中(預計在2021年年初量產),都將為電動汽車產業的發展提供更多支撐和更多完美的解決方案。
當然,市場在持續發展,行業各方的探索不應止步,動力電池業發展只有在開放探討的過程中才能持續完善,電池人在追求技術進步的道路上永無止境。
(責任編輯:fqj)
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