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對飚特斯拉——蜂巢電池日黑科技全記錄

對飚特斯拉——蜂巢電池日黑科技全記錄

蜂巢能源12月2日舉辦首場電池

“我們搞這個電池日,有很大的壓力。”楊紅新說,“因為在我們之前,特斯拉在美國搞了全球第一個電池日。今天我們發布的內容,事實上是可以直接和特斯拉對比的。”

12月2日,蜂巢能源在無錫研發中心舉辦首個電池日活動。蜂巢能源總裁楊紅新發布了一系列的新技術、新產品。

其中很多,確實可以和特斯拉電池日的“黑科技”對飚:從無鈷電池,到果凍電池,到熱阻隔電池包,到蜂云平臺,再到工藝創新……令人目不暇接。這個后發的動力電池企業,創新力很足。

和特斯拉的諸多黑科技不同的是,楊紅新每提及的每一個技術、產品,基本都有明確的應用或量產時間表。另外,他還公布了蜂巢能源雄心勃勃的擴張計劃。

1

無鈷電池開啟全球預定

“蜂巢能源無鈷電池,今日起接受全球預定。”楊紅新在發布會上發出宣告。他還督促說,要抓緊預定,因為明年產能緊張。

對飚特斯拉——蜂巢電池日黑科技全記錄

蜂巢無鈷電池開始接受全球預定

蜂巢很早就表示將全球首個量產無鈷電池。他們距離完成這一目標已經非常近。

具體的量產落地時間,會在明年6月份。在明年7月份,長城第一款搭載無鈷電池的電動汽車將會上市,續航600公里。

除了長城,“同時我們也在給國內外幾乎所有的整車廠都在送樣測評。”

楊紅新透露,在歐洲一家車企,蜂巢5款無鈷電池已經按該企業的企標通過了測試。另外,“我們的產品也在某美國最大的電動車公司里面已經測試了三個月了,反饋的情況非常好。”

這次發布會,楊紅新強調蜂巢的無鈷電池采用的是單晶無鈷材料,區別于沒有鈷的磷酸鐵鋰電池。

他還表示,單晶無鈷電池和三元811電池相比,由于可以提高電壓,能量密度略高一些,循環壽命則能提升65%。但安全性上,耐高溫、耐過充性能都超過811電池。

同為無鈷電池,蜂巢還提供了兩個平臺產品。首先是H平臺,能量密度看齊811,但是更安全。但是H平臺正極材料含鎳也不少,而鎳的價格也高。

蜂巢因此還推出E平臺無鈷電池,能量密度會比811低,但比磷酸鐵鋰高20%,但成本跟磷酸鐵鋰接近。

兩個平臺各有兩個產品,共4款電芯。E平臺經濟型2款是VDA尺寸。H平臺2款,一款是按MEB尺寸,一款是L6。這4款電芯,可以涵蓋續航300~800公里全系車型。

2

四元電池降低鎳的比例

楊紅新是在介紹“冷蜂”技術體系時,提及無鈷電池的。

所謂“冷蜂”,是蜂巢熱失控系統性解決方案,希望通過材料、電芯、電池包、監控系統四大層級的原創技術,徹底解決電池系統的熱失控問題。

在材料層級中,無鈷材料是安全材料的一款。另一款安全的材料就是NCMA材料,也就是蜂巢所說的四元電池。

不過,楊紅新介紹,蜂巢開發四元電池的思路發生了變化。

“以前我們的技術路線和LG是一樣的,努力提高鎳含量,再加入鋁,使它能量密度又高又穩定。”楊紅新說,“但是鎳含量高帶來的熱的問題,產氣的問題,安全的問題非常難解決,而且現在鎳的成本開始不可控了。”所以,蜂巢新的四元電池思路是,把鎳比例降下來,又安全,又要便宜,屬于中鎳材料。

這款NCMA電池,蜂巢也做成了單晶高電壓的,能量密度和811相當。但是,安全性大幅提升,DSC溫度可以比三元提高10~15度,循環壽命可達3000次,比811也好很多。

3

“果凍電池”出世

在電芯層面,蜂巢此次發布了一個自主 開發的全新技術——果凍電池。

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蜂巢發布果凍電池

所謂果凍電池,是指類似于凝膠的電解質,但具備高電導率、自愈合的電解質。

“它在保證電性能的同時和兼得安全性能。”楊紅新說。

蜂巢已經用這種電解質做出了軟包和90安時的方形電芯。他介紹,果凍電池測試樣品在鋼針刺穿后,不起火不冒煙,而且熱箱熱沖擊也可以通過150度的測試。

果凍電池的短板在于,內阻比現在三元全液態電解質的電池大概提高5%。但它的倍率性能,跟含有鈷的材料混合到一起,倍率可以變好2%;和沒有鈷的元素混合到一起,倍率會略微的變差2%。

楊紅新還強調,果凍電池的方案并不復雜,可以做到快速的量產,而且它既可以做高鎳體系,又可以做無鈷體系,也可以做中鎳體系。

4

熱阻隔電池包:電芯熱失控不起火

熱阻隔電池包是指能夠有效隔絕局部電芯熱失控的電池包。

在2020年7月和11月,蜂巢已經連續做了兩次采用該技術的整包熱失控測試。電池包采用811電芯成組,和長城的純電皮卡和歐拉IQ車上用的一樣。

在11月的測試視頻中,在人為引爆的第一顆電芯后,電池包就開始冒煙,25分鐘以后所在的模組熱失控完成,相鄰模組沒有發生事故。

“我們未來會做到一顆電芯熱失控,模組不熱失控;第三步會做到沒有電芯會產生熱失控。”楊紅新說。

5

蜂云平臺監控安全

除了在材料、電芯、電池包層面做好安全性設計、控制,蜂巢還建立了蜂云平臺,來做電池安全監控。

目前,這一平臺由蜂巢能源聯合清華大學開發。目前,該平臺具備內短路故障預警等功能。目前平臺閉環預警成功率已經達到90.9%,可以提前2個月的預警內短路,保障電池系統安全。

清華大學教授盧蘭光介紹,該平臺二期將有7項內容提升,包括云端析鋰分析、云端缺陷電池分析和殘值評估。

楊紅新介紹,這一平臺目前監控了9萬輛電動汽車,分析數據超過16億條,具備20多項監控項目。

6

利用AI實現車規級品質

蜂巢能源一直推崇車規級動力電池的概念。在這次發布會上,楊紅新介紹了三個利用AI技術提升品質的方法。

第一個是AI+容量預測。

傳統的動力電池生產工藝的最后一個環節,是分容。其邏輯是,由于生產一致性并不可能絕對地高,因此要通過化成,測量出準確容量,將容量一致的產品挑選出來。

在此過程中,電池要反復充放電,既需要大量的化成設備,又要浪費電量。AI+容量預測的目標是取消分容。這項技術由蜂巢和西門子聯合開發。他們通過讀取生產過程中的數據,建立預測模型,對電池容量進行測算。

目前,這一容量模型預測的準確度已經達到了98%以上。蜂巢還將繼續提升容量預測的準確度,計劃明年3月份先上線運行。在2023年,蜂巢全新的產線建設的時候,就將直接取消分容。

第二個是AI智能焊接技術,分為激光焊接技術和超聲波焊接技術。這項技術的目的是,實現在線不破壞性100%的全檢。

以激光焊接為例,AI技術會監控不同的零部件在各工序的參數,來實現自動對激光頭焊接器參數及位置的調整。

按計劃,AI激光焊接技術在2022年導入;智能超聲波焊接技術在2021年下半年進行量產驗證。

第三個是AI自放電檢出。它既能檢測電壓,同時也檢測漏電流,而且使用大數據做AI分析,動態地預測電池狀態。這項技術的應用,有望縮短電池靜置時間50%;庫位數量減少50%;廠建面積降低50%,運營費用降低200萬元。

“這項技術我們也已經開發了很長時間了,在2021年就會進行量產的驗證。”

7

通過改善制造降低成本

與特斯拉類似,蜂巢試圖顛覆電池生產工藝,來降低制造成本。

首先蜂巢采用疊片工藝,并有不斷提升疊片速度的計劃。蜂巢第一代疊片技術,可以實現0.6秒/片的疊片速度。

而第二代疊片技術,將能使其疊片速度提升到0.45秒/片。到第三代,速度要提升到0.125秒/片。這一疊片速度,還是在蜂巢600毫米電池上實現的。到第三代時,疊片工藝的效率就能和卷繞相競爭。

其次,蜂巢自己研發了干法涂布工藝。

特斯拉在收購Maxwell公司后,掌控了干法涂布工藝,但電池日上沒有宣布何時應用。

蜂巢自主研發了干法涂布設備、工藝和粘結劑。“因為使用了比較新型的粘結劑的技術,它電極的厚度,理論上可以做到現在的10倍的厚度。”楊紅新說,它意味著能量密度的大幅提升。

不過,他表示,初期只希望做到和液態相同的能量密度,但是從投資占地面積,從水分控制上,干法涂布都有非常大的優勢。

第三,和特斯拉電池日類似,基于前面提及的很多技術和理念,蜂巢也提出了非常積極的效率提升、設備節約和工序簡化目標。

楊紅新說,蜂巢的工廠2021年可望每分鐘生產15只電芯,2025年希望提升到每分鐘生產60只電芯。電芯每GWH的設備投入預計可以降低20%。整合技術、集成技術,會使現在電芯生產從12個工序未來降到6~7個工序。

“工序的減少意味著質量的大幅提升。因為工序越多,它就會產生不良品,磕碰、劃傷、異物都會產生,工序越少,可靠性越好,一致性越好,成本越低,占地面積越小,投資越少。”

未來的電池生產方式可能完全超出想象。楊紅新說,“預測未來最好的辦法,就是把它創造出來。”

8

第二代產品進展

以上提及的很多的技術,會用到蜂巢第二代產品中。而第二代產品,全部會在明年量產。

楊紅新歸納,第二代產品和第一代相比,特點是:全新升級,三化一強。三化一強指的是:長薄化,無鈷化,快充化,強功率。

長薄化——蜂巢會推出從L3、L4跟L6電芯(長度從340mm到574mm),同時結合長電芯、無模組集成式設計,使系統零部件減少25%,成本降低11%,能量密度提升10%。

無鈷化即前面提及的兩個平臺4款電芯。

快充化——楊紅新認為,解決里程焦慮,第一個階段是提高能量密度,把續航里程做長,做到600公里700公里,不用總去充電;第二個階段是蔚來的換電、理想的增程;未來還有第三種途徑就是超級快充。

超級快充是350kw這種功率的充電站,“10分鐘的充電可以讓你跑400公里,跟加油是一樣的。”楊紅新說,但是人們不允許有快充就可以把能量密度做低。

蜂巢正在開發的產品,壽命提升33%,能量密度也可以得到提升,充電時間縮短62%。而且,“這款產品最快也會在2022年初就會上市。”

強功率,是指蜂巢將為混合動力汽車提供功率型電池。“我們要推出一款HEV的5.2安時軟包電芯”,可以做到25,000次的循環,70c放電,功率密度5600W/kg。

此外,第二代產品中還會有一款NCM811+硅負極的電池。“這款產品是為一歐洲的某品牌開發的,會在明年年中就會上市”。

9

更長遠技術和產品

特斯拉在電池日上發布的硅納米線電池引發關注。蜂巢此次也有類似技術——硅石墨烯。

“我們這款材料現在的測試結果已經在軟包電池上做測試,比納米硅技術首效提高35%,壽命提高60%,倍率提高15%,膨脹大幅度降低。”楊紅新說,基于這個技術,未來會幫助蜂巢做出既能快充,高能量密度高,還能高循環壽命,全方位提升的電池。

蜂巢能源也在研發全固態電池。“硫化物,氧化物兩個體系都在做,但說實話挑戰非常大。”楊紅新說。

根據蜂巢無錫118創新中心展示的宣傳圖片,他們的計劃是2021年底產出第一代、復合電解質固態電池,能量密度在250-300wh/kg,2030年底做出第四代、全固態電解質的電池,能量密度在450-500wh/kg。

10

2025年目標出貨量超40Gwh

僅僅成立兩年時間的蜂巢能源,產量增長迅速。

今年9月和10月,蜂巢能源已經躋身國內裝機量TOP10隊列。

蜂巢常州工廠一期4Gwh產能建成,質量總合格率已經達到了93.5%。“明年的目標達到行業95%的領先的水平。目前是給長城汽車以及其他一些外部客戶在開始送貨,包括EV和PHEV三條產線都已經全線貫通。”楊紅新說。

楊紅新透露,蜂巢能源的常州二期工廠已經啟動,預計2021年有效產能將達6.91GWh,目標要進入國內TOP3。德國,蜂巢能源累計投資20億歐元建設工廠,設計總產能24GWh,日前蜂巢能源官宣確定在德國薩爾州建設模組PACK工廠和電芯模組工廠,前者最早2022年Q2投產,后者計劃2023年底投產。

在更為前沿的電池技術儲備和開發上,蜂巢能源無錫 118 全球鋰電創新中心為平臺,還在進行包括全固態電池、膠囊電池、自消氣電池、混合正極材料等技術和產品的前期開發,探索面向未來十年的鋰電行業新技術。

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蜂巢啟動了無錫118創新中心

在更遠的未來,蜂巢有更宏大的目標。配合上市的計劃,蜂巢計劃2022年外銷比例超過50%。2025年目標出貨量銷量要突破40GWH。

“蜂巢能源已經進入了全面穩定快速的發展階段,已經取得的進步足以使人振奮,但與未來相比,今天的一切都微不足道。”楊紅新說,“現在風來了,我們隨時準備起飛。”(完)

來源:第一電動網

作者:電動汽車觀察家

本文地址:http://www.ferhc.com/kol/133390

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