新能源汽车电池即将换代？这家公司希望做时代开创者

七月九日，邦老师在保定参加了“蜂巢能源”的品牌及战略公布会，这是长城汽车旗下一家专攻动力锂电池技术的品牌，去之前邦老师就想，作为一家电池公司和在车企背后的供应商，相比于宁德时代、比亚迪、国轩高科这样的老牌大厂，它有什么优势值得关注呢？

连技术宣讲带参考，一天下来，干货满满，见多识广的邦老师也不禁感慨，难怪长城车型航价比这么高，这家“新生”电池其实压根儿就是“老炮”，而且在技术研发和创新方向选择上还挺有料，本文略长，前方高能预警，对干货感兴趣的同学且听邦老师慢慢道来。

■蜂巢能源的身世背景

首先还是要先交待下“蜂巢”的背景：

蜂巢新能源科技有限公司的前身是长城汽车动力锂电池事业部，该部门自2012年起开展电芯预研工作，2016年十二月成立动力锂电池事业部，2018年二月独立为蜂巢新能源科技有限公司。蜂巢的中公司位于江苏省常州市，并在全球设有7个研发中心（分布在中、日、韩、美、印）和6个制造基地（中、欧、北美）。此次邦老师“惠临”的保定研发中心，占地106亩，投资10亿元，是现阶段重要的研发基地。

蜂巢的研发方向，包含下一代电池材料、电芯、模组、电池系统、BMS、储能系统和太阳能技术。在其目前的1750名员工中，研发人员达到1030人，欧美日韩印专家都有。2017年至今，已投入研发费用7亿多元，按规划，到2020年研发投入约30亿元，到2025年全球厂建设计划投入超260亿元。2025年国内规划产量达到76GWh，在全球达到100GWh。

至于为何要脱离长城汽车独立经营？邦老师理解，在WEY和欧拉品牌下推出了三款新能源车型后，基于时代大潮和广阔市场需求推动，蜂巢的诞生也是水到渠成的事，并且不能只限于服务长城汽车，积极开拓外部客户和全球客户成为必然，蜂巢的目标不但要独立发展，也要独立上市。

蜂巢自诩为“最懂汽车的电池专家”和“叠时代开拓者”，前者不难理解，因为其基因首先是造车者，后者就有意思了，如何理解我们后面逐渐展开。

■蜂巢有什么看家本领？（关键技术方向）

该如何理解和总结蜂巢的技术方向呢？其实概念上也很好总结，那就是：

高速叠片方形铝壳电池为重点，软包电池为辅，不做圆柱形电芯。

其中高速叠片是工艺，方形和软包是我们熟悉的电芯形态。基于整车行业平台化发展和电池安全至上的大趋势，蜂巢选择了以方形形态为主，软包为辅，放弃了更多用于定制化路线且管理难度更大的圆柱电芯。

此外，蜂巢在其未来技术路线中还规划了无钴、四元两种特殊材料构成和固态电池的发展方向。

也就是说，重中之重，首先在于工艺路线的选择，其次才是材料，包括正极材料（无钴和四元）以及电解质（固态）的选择。叠片工艺、无钴材料、四元材料——理解这3个概念，基本上就了解蜂巢的斤两和技术路线了。下面我们逐一解释：

1.高速叠片工艺

要理解叠片工艺，首先要了解锂离子电池的生产工艺流程，邦老师这里暂且将其简化为以下几步；

1）制浆

2）涂布

3）分切

4）卷绕/叠片

5）组装

6）注液

我们能看到，在分切和组装之间的工序，卷绕和叠片是两个分支选项：二者都是针对正负极片和隔膜的组合工艺。其中卷绕工艺是当下普遍采用的“成熟工艺”，普及度和成熟度非常高，但蜂巢认为，没有划时代的变革，仅基于现有卷绕工艺的改善，很难满足电动汽车的进一步发展需求。因此决定率先攻克和引领叠片路线，在全球范围内首推方形铝壳电芯，高速叠片工艺。

▲卷绕和叠片工艺流程的异同

首先，叠片工艺相较于卷绕工艺有多种好处，邦老师总结为以下4点：

1).能量密度：卷绕工艺由于其工艺特性，空间利用率不足，所以能量密度不如叠片工艺（差距大约5%）。如下图：

2).结构稳定性：循环使用过程中，正负极片会有膨胀，而卷绕拐角处的内外层内应力不一致，导致卷绕的电芯会发生波浪状变形，导致电流分布不均，加速了内部结构的更加不稳定。叠片的电芯不存在拐角内应力，每层膨胀相近，故可保持平整界面良好。

3)安全性：卷绕方形电池的绝缘结构过于繁杂，在循环过程中也是由于膨胀的发生，拐角处内应力受束缚无法释放，易发生断裂，导致脱粉，毛刺会造成内部短路，引起热失控；叠片工艺则不存在相应的应力问题。

4).循环寿命：同设计体系下，叠片工艺比卷绕工艺的电池极耳数多近一倍，其电芯内阻会小10%以上，电芯产热小，对寿命影响就小。卷绕电芯变形和膨胀更严重，影响电芯衰减性能，同设计下叠片工艺循环寿命高10%。循环膨胀预计低40%以上。

除去以上，成本方面，叠片工艺的前景也更好，原因我们可以简单理解为卷绕工艺更“废料”就好了。但是问题来了，既然叠片有这么多好处为何，为何当下确实“卷绕”大行其道？这里就要解释下生产工艺和“高速”的概念了。

所谓的高速叠片工艺，指的是自动化完成叠片工序流程的工艺，这个速度高低对应的自然是生产效率，更多是相关于卷绕工艺而言。目前蜂巢已完成行业首例45度旋转式高速叠片的开发与导入使用，叠片效率以单工位计，可达0.6秒/片。并且目前已完成0.45秒/片叠片速度验证与样机的开发制作（第2代），未来2023年预计可实现0.25秒/片单工位叠片设备开发（第3代），彼时，高速叠片工艺即可达到和主流卷绕工艺相当的生产效率。目前涉及第3代设备的申报专利达10多项，已实现从专利布局到设备开发的无缝对接。

▲第一代叠片机为合作开发，二代三代都将拥有自主知识产权

▲蜂巢的高速叠片机

2.新材料——无钴正极材料NMx

作为三元锂离子电池的正极材料之一，钴由于其稀缺性，成为战略性的稀有金属资源。全球66％的钴产量都出自政局不稳定的刚果（金），导致其储量有限、价格攀升，成为新能源汽车发展的掣肘。而钴材料在其中的用途，重要在于保持化学结构稳定性不出问题。受市场驱动及严峻形势的影响，蜂巢正在积极研发无钴正极材料，相比当下流行的高镍路线（如NCM811），性能相近，而材料成本显著减低10-15%（取决于钴价波动），可完全摆脱正极材料对钴的依赖，相关产品蜂巢计划于2020年第二季度实现量产。

3新材料——四元材料NCMA

基于电动汽车对能量密度的“无止境追求”，NCA和NCM早晚要走到尽头。NCMA四元材料的做法，是在NCM体系的基础上掺杂Mx，加入第四元素（如铝）使晶粒之间的边界强度增强，减少在有害的相转变过程中微隙的形成。据其介绍，相较于NCM811材料，该四元材料动力锂电池的容量更高、寿命更长、安全性更好，最终呈现在动力锂电池上就是容量更高、寿命更长、安全性更好。相关产品蜂巢计划于2020年第二季度实现量产。

■目前有什么产品？

目前，蜂巢能源能够量产的最先进动力锂电池产品仍是NCM811材料电池。有意思的是蜂巢高速叠片电池的分类方式，蜂巢按“场景化”的方式将其分为3类，具体为：定位城际出行的“丰巢”，定位营运共享的“固巢”，定位短途代步的“智巢”。

1.在运营场景下，蜂巢能源开发了86Ah电芯和172Ah模组，模组能量密度达210Wh/kg，可保证运营车型里程在400km以上，实现2C快充，实现充电时长在30min以内，电芯寿命超2500次，可以保证整车质保达到5年50万的要求，符合出租网约车日常使用场景，并解决无后顾之忧。

2.关于短途市内代步场景，蜂巢能源选择以软包电池切入，与复星旗下捷威动力共同组建软包电芯产线，打造低成本高能量密度三元软包56Ah电芯，电芯能量密度可达260wh/kg，同时兼顾快充性能，适配VDA标准尺寸模组。该款电芯和模组重要针对市内代步短里程A00车型，提升续驶里程至350km，有效降低整车能耗。

3.针对城际出行，蜂巢能源基于不同的产品定位又做了进一步细分，关于高端pHEV车型、A级家用车和高端豪华车三个细分领域做了产品开发：

a)关于城际出行场景下的A级家用车，蜂巢能源采用了与运营版相同尺寸的92Ah811三元材料体系电芯，可使主流A级车型将续驶里程从400km提升至500km，大大降低用户“里程焦虑”，消除高速路行驶隐患，进一步接近传统燃油车使用场景。

b)在高端豪华车型上，蜂巢能源开发了811体系的电芯，负极升级为硅碳后，电芯容量可达137Ah，单体能量密度可以达到165wh/kg，搭配柔性化大模组，可适配B级以上高端豪华性能车型，续驶里程可达到500km。

c)在高端pHEV车型上，蜂巢能源采用51AhpHEV电芯，模组可使插电式混合动力车型纯电续驶里程从50km提升至80km，同时，基于叠片电芯超高的功率特性及循环寿命确保在加速、低温等更加优异的用户体验。未来，该产品将配套长城旗下WEYp8等车型。

针对纯电动平台化的需求，蜂巢能源开发了156Ah和117Ah全新标准尺寸电芯及大模组，单体能量密度达2