動力電池即將進(jìn)入TWH時代，誰能存活?

關(guān)鍵看誰能更快逼近動力電池制造的極限——誰能最快、最好、成本最低地生產(chǎn)電池，誰就可能勝出。

這是機(jī)器之戰(zhàn)，具體而言，是疊片機(jī)和卷繞機(jī)之戰(zhàn)。

目前看，疊片機(jī)呈現(xiàn)明顯上升勢頭——蜂巢能源研發(fā)的疊片機(jī)效率已經(jīng)達(dá)到每片0.125秒，幾乎追平了卷繞。疊片工藝發(fā)展的發(fā)展障礙基本消失。

生產(chǎn)優(yōu)勢也在轉(zhuǎn)化為市場優(yōu)勢。

以疊片為主要工藝的蜂巢能源，已經(jīng)站穩(wěn)裝車量前十。今年1-10月份，蜂巢能源裝車5.05GWh，繼續(xù)穩(wěn)居全球前十。市場表現(xiàn)方面，蜂巢能源已經(jīng)獲得國內(nèi)外多家主機(jī)廠的定點項目，包括東風(fēng)、零跑、哪吒等主流車企和造車新勢力。

當(dāng)然，這仍然只是開始。

面對未來的新能源汽車、儲能巨大電池需求，疊片技術(shù)將助推蜂巢在動力電池生產(chǎn)規(guī)模升級戰(zhàn)中保持充分的競爭力。

疊片迎來“彎道超車”契機(jī)

卷繞是電池制造最古老的工藝之一，在還是小型鋰離子電池當(dāng)?shù)赖臅r代，占據(jù)絕對的霸主地位。

生活中常見的5號、7號電池都是典型的卷繞工藝電池。

如今隨著電動汽車發(fā)展，疊片工藝似乎有挑戰(zhàn)這一地位的趨勢。

先來看看什么是卷繞工藝和疊片工藝。

首先需要說明的是，不論卷繞還是疊片，都是電池整條生產(chǎn)線中的一段工藝，位于整條線的中段位置，價值在中斷工序中占比高達(dá)70%，屬于中端的核心工序。

卷繞采用正極極片、隔膜和負(fù)極片整體進(jìn)行卷繞的方式進(jìn)行裝配，具備自動化程度高,生產(chǎn)效率高,質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點。

卷繞電芯示意圖

電動汽車需要的電芯尺寸更大，但電芯在做大后，卷繞工藝的短板開始明顯，例如極片上涂層材料不可避免受到較大的彎曲變形，折彎處容易發(fā)生掉粉、毛刺問題，嚴(yán)重時會造成電池內(nèi)部短路，引起熱失控。而且卷繞過程中，極片和隔膜所受拉力容易不均勻產(chǎn)生褶皺和對齊度不良等等。

小的圓柱電芯往往是單極耳設(shè)計，內(nèi)阻較大，不能滿足大功率充放電的需求。

疊片工藝能夠有效避免上述問題，例如極片不存在彎折，也就不存在拐角內(nèi)應(yīng)力不均的問題，在電池的循環(huán)往復(fù)使用中，每層膨脹力相近，疊片電池可保持界面平整。

疊片電芯的每個極片都有極耳,內(nèi)阻相對較小,適合大電流充放電;同時疊片電芯的空間利用率高。但是疊片工藝相對繁瑣,同時存在多層極耳,容易出現(xiàn)虛焊。

此外，卷繞的電芯存在轉(zhuǎn)角,導(dǎo)致方形電池空間利用率低，疊片工藝的電芯空間利用率更高。因此，卷繞電芯通常用于小型常規(guī)的方形電池和小型圓柱形電池;疊片電芯通常適用于大型的方形電池,也可用于超薄電池和異形電池。

兩種不同工藝的優(yōu)缺點

正是由于上述特點，在電動汽車快速發(fā)展時期，采用疊片工藝的電池企業(yè)越來越多。例如，除了率先應(yīng)用的蜂巢能源(短刀)，還有長薄化方形路線的比亞迪(刀片)、中創(chuàng)新航(全極耳疊片電池和 One-stop Bettery)也采用疊片工藝，遠(yuǎn)景動力的部分方形也選用了疊片工藝。

困守軟包一隅的疊片工藝，終于迎來了高速發(fā)展期。

為什么是蜂巢?

雖然越來越多的企業(yè)在用疊片工藝，但從該工藝占比看尚未成為主流。

這是由于疊片工藝在效率、設(shè)備成本和良率上，長期以來總體表現(xiàn)尚不如卷繞。

首先是效率低。汽車電子設(shè)計朱玉龍的數(shù)據(jù)，在方形卷繞機(jī)在極片長度 6000mm 時，動力電池卷繞的效率為 12PPM;但傳統(tǒng)Z字疊片效率僅有 4PPM，效率僅為卷繞的1/3。

二是成本高。卷繞工藝一般一條產(chǎn)線需要10臺卷繞機(jī)，需要投資繞3000萬元左右;疊片工藝，一條產(chǎn)線的需要投資疊片裝備為 6000萬元，甚至更多。

當(dāng)然具體的卷繞機(jī)和疊片機(jī)數(shù)量，分別與電芯長度和電池片數(shù)有關(guān)。

三是良率相對低。由于卷繞工藝更成熟，自動化水平高，一般來說卷繞的良率要高于疊片。

也就是說，疊片電芯整體性能要好于卷繞，問題主要集中在生產(chǎn)端，其短板能否改善呢?

哪里有問題，哪里就是機(jī)遇。率先號召行業(yè)采用疊片工藝的蜂巢能源，將目光投向了疊片生產(chǎn)工藝的革新。

由于沒有歷史產(chǎn)線的包袱以及卷繞工藝的退路，蜂巢能源有動力將很大精力都投入到疊片工藝的提高上，甚至可以做到下場參與設(shè)備設(shè)計。

作為電池企業(yè)蜂巢能源優(yōu)勢明顯，其非常了解疊片工藝的瓶頸在哪里，可以做到對癥下藥。

(1)疊片效率不高，蜂巢能源就針對效率低的工藝進(jìn)行改進(jìn)。在疊片技術(shù)方面，蜂巢采用極片熱復(fù)合與多片疊融合技術(shù)，將隔膜與極片提前粘接、裁切，完美解決了疊片過程隔膜張力釋放造成褶皺問題。在效率方面，蜂巢開發(fā)多刀切與多片疊技術(shù)，效率相比原先提升超過200%。

(2)成本高，蜂巢能源通過創(chuàng)新和改進(jìn)，實現(xiàn)同等產(chǎn)能下，疊片機(jī)設(shè)備總價明顯降低同時設(shè)備單位占地面積同比減少超過40%，兼容性優(yōu)于卷繞工藝。

(3)良品率低，就增加監(jiān)控，降低精度差。蜂巢能源參與研發(fā)的設(shè)備，集成了極片放卷、裁切、疊片CCD在線監(jiān)測、熱壓功能，縮短了極片卷料到疊片之間的片料轉(zhuǎn)運(yùn)，降低極片裁切到疊片間的加工精度差，大幅提升了良品率。

疊片部分工藝

高度集成化的第三代疊片技術(shù)還通過疊片后及時熱壓工藝方式，保證熱壓后極組的極片間處于穩(wěn)定粘合狀態(tài)，降低后工序造成錯位風(fēng)險，大幅提升良品率與產(chǎn)品安全風(fēng)險。同時，增加了疊片CCD在線監(jiān)測，保證疊片過程中對齊度不良可實時監(jiān)測、不良剔除，使得產(chǎn)品缺陷檢測能力大幅提升，進(jìn)一步提升了產(chǎn)品安全性。

蜂巢能源在創(chuàng)新方面具備極強(qiáng)的動力，因為其要通過先進(jìn)的生產(chǎn)工藝建立起屬于自己的核心競爭力。

自建體系的優(yōu)勢：速度快、安全高、成本低

如何建立自己的核心競爭力?

起碼一些重要的知識產(chǎn)權(quán)要是自己的。如果與設(shè)備供應(yīng)商合作設(shè)計，一是很難掌握核心的知識產(chǎn)權(quán);二是設(shè)備商恐怕也沒有這個動力，畢竟在國內(nèi)電池企業(yè)瘋狂擴(kuò)張產(chǎn)能的檔口，鋰電設(shè)備商的訂單接到手軟，對于鋰電池企業(yè)個性化的需求或許很難做到立即響應(yīng)。

大膽的蜂巢又做出了驚人之舉，引入業(yè)外公司聯(lián)合設(shè)計、生產(chǎn)設(shè)備。

都沒有鋰電設(shè)備生產(chǎn)經(jīng)驗，他們合作的風(fēng)險巨大，但同時收益也很高。

令人驚喜的是，蜂巢能源成功了，而且從結(jié)果看，效果非常好。

他山之石可以攻玉。蜂巢是從造紙業(yè)、飲料業(yè)等設(shè)備吸收靈感，結(jié)合現(xiàn)有量產(chǎn)的疊片技術(shù)與機(jī)構(gòu)，形成了創(chuàng)新的解決方案。

根據(jù)蜂巢能源相關(guān)負(fù)責(zé)人的介紹，從易拉罐產(chǎn)線得到靈感，把原來“一個流”的設(shè)備理念轉(zhuǎn)變?yōu)榕刻幚淼睦砟睿瑢崿F(xiàn)一臺設(shè)備上多片同時切、同時疊，實現(xiàn)了更簡單機(jī)構(gòu)的高效產(chǎn)出，單機(jī)設(shè)備成本幾乎不變的情況下，效率大幅提升。

他們大部分小機(jī)構(gòu)并不是完全創(chuàng)新的，但是組合在一起就形成了全新的方案。

根據(jù)蜂巢能源的數(shù)據(jù)顯示，通過工藝和設(shè)備變革，不僅實現(xiàn)單線產(chǎn)能的提升，同時可降低相當(dāng)可觀的制造費(fèi)用。

引入外部企業(yè)的同時，蜂巢創(chuàng)新了商務(wù)模式：自己設(shè)計全套圖紙和程序，再引入行業(yè)外有強(qiáng)大非標(biāo)設(shè)備實力的供應(yīng)商做代工廠，做到技術(shù)保密的同時大幅降低采購成本，也培養(yǎng)了粘性更強(qiáng)的合作伙伴。

這種模式帶來了非常大的益處，即通過引入外部力量，建立了自己的供應(yīng)體系。

根據(jù)上述負(fù)責(zé)人介紹，他們大部分開發(fā)團(tuán)隊來自行業(yè)外，通過正向開發(fā)與逆向開發(fā)相結(jié)合的方式，經(jīng)過充分的頭腦風(fēng)暴行成初步方案，再逆向從現(xiàn)有設(shè)備的問題出發(fā)，最終形成方案。

對于業(yè)外的企業(yè)來說，蜂巢能源是他們進(jìn)入鋰電設(shè)備領(lǐng)域的橋梁。作為第一個客戶，蜂巢能源既能幫他們積累經(jīng)驗，又能幫他們打響名號，立足行業(yè)。合作順利的話，蜂巢或許會成為他們的穩(wěn)定客戶，生存得到了保障。

對于蜂巢能源來說，這些業(yè)外企業(yè)會以其需求為核心，既能夠快速響應(yīng)，又能獲得比成熟鋰電設(shè)備供應(yīng)商更低的價格，沒有品牌就沒有溢價。

這樣一來，蜂巢能源能夠手握核心專利，既有話語權(quán)又有安全性。

這樣的合作絕對是一次雙贏。

備戰(zhàn)TWH時代

是什么讓蜂巢能源敢于放手一搏?

新能源汽車超預(yù)期的高速發(fā)展，寶貴的發(fā)展窗口時間不多了。

在訂單爆增的情況下，電池企業(yè)競相擴(kuò)產(chǎn)，TWh時代正在加速到來。整車廠商而言，他們既需要電池供應(yīng)商的規(guī)?；a(chǎn)能力和快速交付能力，誰能夠快速、穩(wěn)定地提供產(chǎn)能，誰將是TWH時代的贏家。

TWH時代不能靠低水平工廠的復(fù)制，而應(yīng)該提升單廠、單產(chǎn)線的效率。

這考驗的是電池企業(yè)大規(guī)模交付的能力，對制造能力提出更高的要求，需要通過極簡制造、極限制造、智能制造三大抓手來做到降本增效。

極簡制造，減少電池的生產(chǎn)工序，降低成本、提高效率;極限制造，不斷提升產(chǎn)品的良率，力求做到產(chǎn)品的安全、可靠;智能制造，提高產(chǎn)品的一致性和可靠性，進(jìn)一步降本、增效。

蜂巢能源的布局

回顧2019年蜂巢發(fā)布疊片白皮書，讓業(yè)內(nèi)更多企業(yè)了解到疊片工藝帶來的優(yōu)勢，將疊片工藝更快地在方形電池中流行起來。

蜂巢致力于提升疊片的效率，第一代疊片技術(shù)可以實現(xiàn)0.6秒/片的疊片速度;到第二代時速度就可提升到0.45秒/片;直到第三代親自下場設(shè)計設(shè)備，速度提升至0.125秒/片。

蜂巢能源僅通過中端核心工序的革新，就將整條產(chǎn)線的效率翻了一番，杠桿效應(yīng)明顯。

搭上新能源汽車這趟快車的蜂巢，顯然希望抓住這個機(jī)遇攀上高峰，欲劍指全球行業(yè)領(lǐng)軍位置。

年輕的蜂巢能源富于創(chuàng)新精神，既善于發(fā)現(xiàn)行業(yè)短板，又敢于打破既有思維，在一系列創(chuàng)新突破下，已經(jīng)在動力電池產(chǎn)業(yè)界占有一席之地。在工藝上的 精益求精，以及堅持不懈的創(chuàng)新，已經(jīng)為蜂巢能源TWH時代的競爭打下了堅實的基礎(chǔ)，未來可期。