日前，比亞迪在“刀片電池出鞘·安天下”線上超級(jí)發(fā)布會(huì)上，正式祭出“刀片電池”這一利器，引發(fā)業(yè)內(nèi)熱烈討論。放眼業(yè)內(nèi)，不難發(fā)現(xiàn)蜂巢能源等企業(yè)也開(kāi)展有長(zhǎng)電芯產(chǎn)品的研發(fā)。為此，電池中國(guó)網(wǎng)編輯和蜂巢能源科技有限公司總裁楊紅新做了深入交流，就刀片電池的相關(guān)話題咨詢了他的看法。以下內(nèi)容即是根據(jù)訪談?wù)矶伞?/p>

“比亞迪的‘刀片電池’是基于電池結(jié)構(gòu)、工藝和技術(shù)上的創(chuàng)新，來(lái)提升電池包的安全性、電池容量，并降低成本，展示了電池技術(shù)創(chuàng)新的多元化方向，為業(yè)界開(kāi)展技術(shù)創(chuàng)新提供了參考。”楊紅新對(duì)“刀片電池”的出現(xiàn)從電池技術(shù)創(chuàng)新的角度予以了肯定。

事實(shí)上，通過(guò)此次“刀片電池”發(fā)布會(huì)，大家也可以看出電池技術(shù)發(fā)展的一些趨勢(shì)。如電芯正朝著大尺寸、長(zhǎng)電芯方向發(fā)展，預(yù)計(jì)未來(lái)車用市場(chǎng)，長(zhǎng)電芯將是主流；“刀片電池”采用疊片工藝，而非傳統(tǒng)的卷繞工藝，使得極芯壓實(shí)密度更高，厚度更薄，既提升了能量密度，也提升了安全性。楊紅新表示，“預(yù)計(jì)未來(lái)疊片工藝將成為車規(guī)級(jí)電池的主流工藝；長(zhǎng)續(xù)航仍是整車、電池、以及消費(fèi)者關(guān)注的重點(diǎn)，比亞迪通過(guò)‘刀片工藝’來(lái)提升磷酸鐵鋰電池包的容量，最終目的還是要提升整車的續(xù)航里程?！?/p>

當(dāng)然，“外行看熱鬧，內(nèi)行看門道”，仔細(xì)分析“刀片電池”技術(shù)，一方面要看到該技術(shù)為業(yè)界帶來(lái)的創(chuàng)新思考，同時(shí)也應(yīng)冷靜看待該技術(shù)的“不足”和可提升的空間。

電芯長(zhǎng)度越長(zhǎng)越好嗎？

動(dòng)力電池業(yè)發(fā)展至今，一直追求在有限的空間內(nèi)，用盡量輕、盡量少的材料讓移動(dòng)交通工具獲得更大的能量?！耙虼?，業(yè)內(nèi)持續(xù)開(kāi)展創(chuàng)新中的一個(gè)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(chǎn)生能量的輔助零部件，我們稱之為‘結(jié)構(gòu)創(chuàng)新’”。楊紅新認(rèn)為，長(zhǎng)而薄的刀片結(jié)構(gòu)電芯散熱性明顯提高，而且本身可以作為結(jié)構(gòu)件，疊加無(wú)模組技術(shù)，可以使安全性更好、成本更低、體積能量更高，“預(yù)計(jì)將是未來(lái)動(dòng)力電池的主流發(fā)展方向，蜂巢能源也已經(jīng)在這個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行了重點(diǎn)布局。”

圖為蜂巢能源電芯尺寸設(shè)計(jì)演化路線

從公開(kāi)的參數(shù)看，比亞迪的“刀片電芯”長(zhǎng)度預(yù)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(jí)車，這種長(zhǎng)刀片電芯是否適合市場(chǎng)上其他級(jí)別主銷品牌的整車呢？

“產(chǎn)品靈活適配性是衡量一個(gè)產(chǎn)品發(fā)展前景的重要指標(biāo)，從節(jié)約行業(yè)資源的角度上講，適配性高的零部件可以擴(kuò)大單品的生產(chǎn)規(guī)模，減少浪費(fèi)，從而整體上降低成本。”楊紅新認(rèn)為，目前，通用標(biāo)準(zhǔn)模組的底層邏輯正是如此。各個(gè)品牌的車上都用同一規(guī)格的355模組或者590模組，使單一型號(hào)能夠達(dá)到工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)，從而降低成本。

圖1－1

通過(guò)對(duì)當(dāng)前市場(chǎng)上的主銷車型寬度進(jìn)行分析，如1－1圖所示，主流的A0－A級(jí)，以及B級(jí)以上的平臺(tái)適用于長(zhǎng)度1150mm－1300mm的長(zhǎng)電芯，但如果都按照比亞迪“漢”所標(biāo)配的1m或1m以上長(zhǎng)度做電芯，勢(shì)必會(huì)顧此失彼，結(jié)果便是某款車可能匹配較好，另外一些就裝不下，或者空間不能得到有效利用，這就違背了提高空間利用率的初衷?！耙簿褪钦f(shuō)，過(guò)長(zhǎng)的尺寸會(huì)降低對(duì)市場(chǎng)主流乘用車的適配性和靈活性，從整車角度來(lái)看，我們?nèi)匀恍枰獮槠湔业揭粋€(gè)‘合適的’標(biāo)準(zhǔn)，這一點(diǎn)很重要?！睏罴t新表示。

那么，為什么說(shuō)這個(gè)“合適的”標(biāo)準(zhǔn)很重要呢？一方面可以規(guī)?；慨a(chǎn)，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(shè)計(jì)、研發(fā)上的難度，利于整個(gè)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

事實(shí)上，在研發(fā)長(zhǎng)電芯尺寸上，國(guó)內(nèi)已經(jīng)有不少電池企業(yè)在這方面進(jìn)行嘗試并取得積極進(jìn)展。

從1－1圖中可以看到，600mm左右的尺寸或者2＊600mm左右的尺寸，似乎可以滿足大部分車型的需求。也和之前使用590模組的平臺(tái)具有很好的兼容切換性，主機(jī)廠可以不做額外的修改和變更。既節(jié)約成本，響應(yīng)速度又快。

楊紅新表示，“蜂巢能源正是基于這種設(shè)計(jì)思路，我們開(kāi)發(fā)了長(zhǎng)疊片L6電芯，L代表Longcell，6代表600mm左右的長(zhǎng)度。這款產(chǎn)品L6規(guī)格的電芯具有兩種排布方式，可以覆蓋到市場(chǎng)上主銷的80％的車型?！?/p>

蜂巢能源6規(guī)格電芯排布1

蜂巢能源6規(guī)格電芯排布2

楊紅新認(rèn)為，從布置靈活性、車型適配性、與傳統(tǒng)590模組通用性、可制造性等方面，600mm左右長(zhǎng)度的L6電芯，匹配度更高，可以覆蓋從A0到D級(jí)車的需求，可以說(shuō)是結(jié)合市場(chǎng)主流車型的需求確定的相對(duì)最合適的長(zhǎng)度。早在2019年4月的上海國(guó)際車展上，蜂巢能源首次亮相就展示了這款L6產(chǎn)品。

“疊片工藝”將是動(dòng)力電池主流方向嗎？

在汽車應(yīng)用的場(chǎng)景下，動(dòng)力電池是幾百只串并聯(lián)地使用，質(zhì)量一致性、性能、安全比效率更重要，對(duì)制造工藝要求極為嚴(yán)苛。事實(shí)上，近年來(lái)不斷發(fā)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(rèn)為這也是與電動(dòng)汽車發(fā)展之初，動(dòng)力電池多是由3C消費(fèi)類電池直接承襲過(guò)來(lái)有關(guān)。傳統(tǒng)3C電池制造主要采用卷繞工藝，但是從車用場(chǎng)景來(lái)看，“在當(dāng)前及下一代動(dòng)力電池的技術(shù)路線圖下，與導(dǎo)熱和導(dǎo)電均勻、高生產(chǎn)速度、低成本等完美結(jié)合的新一代疊片技術(shù)將是重點(diǎn)發(fā)展方向?！?/p>

此次比亞迪發(fā)布的“刀片電池”，其創(chuàng)新和量產(chǎn)的重要支撐正是其重慶工廠采用的疊片工藝產(chǎn)線。

疊片工藝天然就是為長(zhǎng)電芯制造而生的，在長(zhǎng)電芯的制造過(guò)程中，疊片工藝比卷繞工藝更有優(yōu)勢(shì)。對(duì)于電池新勢(shì)力企業(yè)，其優(yōu)勢(shì)就是可從高起點(diǎn)切入，可直接采用基于未來(lái)趨勢(shì)的創(chuàng)新工藝、創(chuàng)新產(chǎn)線和創(chuàng)新結(jié)構(gòu)。蜂巢能源自2018年進(jìn)入行業(yè)就一直倡導(dǎo)動(dòng)力電池“從‘卷時(shí)代’邁入‘疊時(shí)代’”也正是如此。

值得注意的是，電芯越長(zhǎng)，其在生產(chǎn)過(guò)程中的對(duì)齊度、效率、良品率等都將受到影響，這對(duì)很多企業(yè)都是較大的挑戰(zhàn)。蜂巢能源對(duì)此做了深入研究，推出的長(zhǎng)電芯L6可謂在長(zhǎng)短之間找到了一個(gè)相對(duì)平衡點(diǎn)，不僅在通用性、適配性方面表現(xiàn)優(yōu)異，而且在良率控制和大規(guī)模工業(yè)化量產(chǎn)方面優(yōu)勢(shì)明顯。楊紅新表示，“目前，蜂巢能源已經(jīng)順利投產(chǎn)的車規(guī)級(jí)AI智能工廠一期項(xiàng)目，已經(jīng)成熟掌握了全球領(lǐng)先的高速疊片工藝技術(shù)，已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)L6電芯的高效率大批量生產(chǎn)?！?/p>

磷酸鐵鋰能動(dòng)搖三元電池在乘用車的地位嗎？

“刀片電池”發(fā)布會(huì)上，比亞迪董事長(zhǎng)王傳福表示，比亞迪刀片電池將改變行業(yè)對(duì)三元電池的依賴，將動(dòng)力電池的技術(shù)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(shí)現(xiàn)乘用車600km的續(xù)航，且更安全。

楊紅新認(rèn)為，比亞迪通過(guò)刀片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，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(jìn)而使得續(xù)航里程也隨之提升。事實(shí)上，動(dòng)力電池業(yè)的創(chuàng)新從本質(zhì)上是為提升體積能量密度和質(zhì)量能量密度。其中材料創(chuàng)新是最基礎(chǔ)最重要的，即在有限的電芯殼體內(nèi)裝入更多的活性材料，“所以動(dòng)力電池業(yè)一路走來(lái)，從磷酸鐵鋰到NCM111、NCM523、NCM811……，在持續(xù)減少鈷含量降低成本的同時(shí)，也在不斷提升能量密度，持續(xù)進(jìn)化。”

磷酸鐵鋰材料相較于三元材料，質(zhì)量能量密度仍有“短板”。楊紅新表示，“刀片電池與現(xiàn)有尺寸的鐵鋰電池相比，是一種結(jié)構(gòu)和制造工藝的創(chuàng)新，但鐵鋰材料能量密度相對(duì)較低的‘瓶頸’還需要突破。當(dāng)消費(fèi)者、整車、電池企業(yè)在追求700km、800km甚至更長(zhǎng)續(xù)航里程的時(shí)候，磷酸鐵鋰僅通過(guò)電池包結(jié)構(gòu)創(chuàng)新難度仍然較大?！?/p>

此外，也有業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為比亞迪漢是C級(jí)車，可為其電池包提供足夠大的空間，裝配刀片鐵鋰后，續(xù)航能達(dá)到600Km。“而對(duì)于更多的主流A／B級(jí)乘用車，電池包空間相對(duì)有限，進(jìn)而電芯尺寸也不能‘過(guò)長(zhǎng)’，要實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)的續(xù)航里程，還是要從質(zhì)量能量密度著手。”

值得一提的是，比亞迪“刀片電池”是結(jié)構(gòu)創(chuàng)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(wú)鈷刀片……”等只要能系統(tǒng)地解決安全性問(wèn)題，控制好材料產(chǎn)氣等相關(guān)問(wèn)題，是不是也都可以有？大電芯三元、四元、乃至無(wú)鈷產(chǎn)品都將具有更廣闊的應(yīng)用空間，這樣可以極大豐富整車多場(chǎng)景應(yīng)用下的里程選擇，讓主機(jī)廠有更大的選擇空間。

據(jù)了解，目前蜂巢能源基于疊片L6電芯搭配不同化學(xué)體系的動(dòng)力電池已經(jīng)可以覆蓋從450Km－850Km的市場(chǎng)大部分主流車型。比如蜂巢無(wú)鈷材料和三元材料的L6電芯等，就可以支持A／B級(jí)乘用車實(shí)現(xiàn)600Km－700Km續(xù)航。

圖為蜂巢能源多種材料體系L6疊片電池覆蓋車型

蜂巢能源2019年7月發(fā)布的無(wú)鈷材料電芯，目前已經(jīng)完成了絕大部分的研發(fā)測(cè)試工作?！拔覀兎涑材茉赐瞥龅寞B片無(wú)鈷長(zhǎng)電芯在能量密度上已經(jīng)可以媲美811，安全性和壽命要遠(yuǎn)超811，同時(shí)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?！睏罴t新表示。

“比亞迪“刀片電池”的創(chuàng)新再一次挖掘了磷酸鐵鋰電池的潛力，拓寬了其應(yīng)用場(chǎng)景。事實(shí)上，業(yè)內(nèi)很多企業(yè)也在繼續(xù)挖掘三元、四元、無(wú)鈷等多種材料體系的價(jià)值和最佳應(yīng)用場(chǎng)景?！睏罴t新認(rèn)為，相關(guān)企業(yè)新技術(shù)、新工藝的不斷涌現(xiàn)，如蜂巢能源正在開(kāi)發(fā)LCTp技術(shù)，使用L6電芯疊加無(wú)模組pACK，產(chǎn)品方面，L6－鐵鋰、L6－無(wú)鈷和L6－三元都在同步開(kāi)發(fā)中（預(yù)計(jì)在2021年年初量產(chǎn)），都將為電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供更多支撐和更多完美的解決方案。

當(dāng)然，市場(chǎng)在持續(xù)發(fā)展，行業(yè)各方的探索不應(yīng)止步，動(dòng)力電池業(yè)發(fā)展只有在開(kāi)放探討的過(guò)程中才能持續(xù)完善，電池人在追求技術(shù)進(jìn)步的道路上永無(wú)止境。