動力電池“四座大山” 呼喚開啟“疊時代”

安全、續航、壽命、價格，是電動車對抗傳統燃油車必須跨越的“四座大山”。而這“四座大山”與作為電動汽車“心臟”的動力電池直接相關。在續航能力的提升上，包括合資品牌、自主品牌、新勢力在內的車企都在聚焦續航里程450km及以上的產品。這也給動力電池供應商帶來了很大的壓力。對此，電池企業一方面加快比能量更高的高鎳電池的產品研發、測試和產業化應用，另一方面通過推動電池的大容量、大尺寸，結合輕量化、無模塊化的結構設計和簡化的電氣設計，提高系統級能量密度。

在安全性能的保障上，電動汽車在完成了從0到1之后，正在進入全面市場化的征程，而在這個過程中，安全永遠是高懸在頂端的達摩克利斯之劍。2018年以來，電動汽車起火事故驟增，據不完全統計，80%以上是電池熱失控導致，引發行業從材料體系選擇、電池設計、系統保護等方面進行追溯和反思。對于電池企業來說，如何通過材料選擇與控制、電芯級規格選擇與設計、工藝創新、制造質量控制來保證電池安全，是目前的“重中之重”。在電動汽車的生命周期中，用戶最關心的是動力電池的使用壽命。按照主流車企的規劃，質保期正從8年16萬公里逐步演進到10年甚至更長時間的50萬公里，這對動力電池的壽命提出了更高的要求。價格維度上，動力電池成本占電動車成本近50%。對此，車企給出了明確的方向。2020年電池系統成本將達到100美元/千瓦時，2025年將達到80美元/千瓦時以下。在這個目標下，動力電池企業正被迫通過多維度的方法完成降本高壓。安全、續航、使用壽命、價格，要想超越這“四座大山”，車企和動力電池供應商最重要的是通過電池環節的技術攻關和產品升級，快速提升產品性能，讓電動車與傳統燃油車實現正面PK。其中，動力電池制造工藝的升級是至關重要的一環。一個必須正視的現實是，時至今日，動力電池的主流生產工藝，無論是特斯拉和松下主導的圓柱形路線，還是三星和CATL主導的方形路線，都還在沿襲數字鋰電池時代的卷繞式制造工藝。不可否認的是，基于多年的技術沉淀和積累，卷繞工藝在生產設備、工藝、效率、成本等方面具有明顯優勢，但在車用級動力電池標準化、大容量、大尺寸的需求趨勢下，卷繞工藝已經開始“力不從心”。一方面，卷繞過程下的電池內部結構不均勻，電池在充放電過程中的反應程度和內部速率不均勻，不僅難以將電池做大、做厚，還存在變形問題。至于能量密度的提高，硅基負極引入時容易膨脹，卷繞極群中最里面的極片容易斷裂，限制了硅材料的加入量，對能量密度的提高作用有限，同時存在很大的安全隱患，影響電池的使用壽命。在此背景下，疊片技術具有內阻低、能量密度高、高倍率放電容量大、不易變形等綜合優勢，成為行業下一步發展的必然趨勢。根據本發明的疊片工藝，卷芯可以實現靈活的尺寸，不受卷針結構的限制，通過疊片生產，極片的界面平整度高，因此將廣泛應用于汽車級動力電池領域……未來。

數據顯示，與傳統卷繞工藝電池相比，疊層電池角部空間利用率更高，能量密度可提高5%。在整個生命周期中變形和膨脹較低，循環壽命提高10%以上；邊緣結構更簡單，結構適應性更好，電池安全性更高。雖然疊片技術在提升動力電池性能方面優勢明顯，但產業鏈企業面臨的現實問題是，由于設備、技術、制造、效率等瓶頸，疊片技術在實際工業應用中仍面臨諸多問題，這也成為動力電池行業發展的障礙。以層壓設備為例，它面臨三個困難。第一，設備效率慢。目前覆膜機行業的效率一般是0.8秒/片。二是折疊過程中的對齊精度不高，影響電池的最終性能。三是生產線連續自動化程度低。對于動力電池企業來說，誰能在層壓工藝上占得先機，就意味著誰能在產業發展的洪流中脫穎而出。據了解，松下、三星SDI、CATL等行業的頭部企業都有在2022年后引入層壓技術的計劃。作為長城控股旗下的新能源業務板塊，蜂巢能源在全球范圍內率先將高速層壓技術應用于方形電池，引領動力電池行業從傳統的“滾動時代”進入面向未來的“重疊時代”。

7月9日，蜂巢能源將在河北保定舉辦主題為“引領疊前時代，守護核心安全”的疊前戰略規劃暨產品發布會，將向行業發布一系列基于高速疊片技術的動力電池產品。在動力電池領域，蜂巢能源從成立之初就有明確的目標，用方形電池的高速層壓工藝和車輛法規的開發標準作為動力電池。在全球率先將高速層壓工藝創新應用于方形鋁殼電池。在層壓工藝效率方面，據了解，蜂窩一期生產線已升級至單工位0.6S，二期可實現0.45S的高速層壓，單工位0.25s的超高速層壓工藝正在研發中，研發成功后將超越纏繞工藝效率。此外，在7月10日舉行的首屆國際電動汽車安全技術創新大會上，蜂巢能源還將發布《中國高速動力疊片電池發展白皮書》，從以下幾個方面介紹疊片技術的近期進展和未來趨勢:鋰電池生產技術和設備的發展、卷繞和疊片的工藝差異和質量控制、重疊時代技術和設備的發展路徑、重疊時代電池的性能優勢和安全性提升。安全、續航、壽命、價格，是電動車對抗傳統燃油車必須跨越的“四座大山”。而這“四座大山”與作為電動汽車“心臟”的動力電池直接相關。在續航能力的提升上，包括合資品牌、自主品牌、新勢力在內的車企都在聚焦續航里程450km及以上的產品。這也給動力電池供應商帶來了很大的壓力。對此，電池企業一方面加快比能量更高的高鎳電池的產品研發、測試和產業化應用，另一方面通過推動電池的大容量、大尺寸，結合輕量化、無模塊化的結構設計和簡化的電氣設計，提高系統級能量密度。

在安全性能的保障上，電動汽車在完成了從0到1之后，正在進入全面市場化的征程，而在這個過程中，安全永遠是高懸在頂端的達摩克利斯之劍。2018年以來，電動汽車起火事故驟增，據不完全統計，80%以上是電池熱失控導致，引發行業從材料體系選擇、電池設計、系統保護等方面進行追溯和反思。對于電池企業來說，如何通過材料來保證電池安全……檢測和控制、電池級規格選擇和設計、工藝創新和制造質量控制是當前的“重中之重”。在電動汽車的生命周期中，用戶最關心的是動力電池的使用壽命。按照主流車企的規劃，質保期正從8年16萬公里逐步演進到10年甚至更長時間的50萬公里，這對動力電池的壽命提出了更高的要求。價格維度上，動力電池成本占電動車成本近50%。對此，車企給出了明確的方向。2020年電池系統成本將達到100美元/千瓦時，2025年將達到80美元/千瓦時以下。在這個目標下，動力電池企業正被迫通過多維度的方法完成降本高壓。安全、續航、使用壽命、價格，要想超越這“四座大山”，車企和動力電池供應商最重要的是通過電池環節的技術攻關和產品升級，快速提升產品性能，讓電動車與傳統燃油車實現正面PK。其中，動力電池制造工藝的升級是至關重要的一環。一個必須正視的現實是，時至今日，動力電池的主流生產工藝，無論是特斯拉和松下主導的圓柱形路線，還是三星和CATL主導的方形路線，都還在沿襲數字鋰電池時代的卷繞式制造工藝。不可否認的是，基于多年的技術沉淀和積累，卷繞工藝在生產設備、工藝、效率和成本上具有明顯的優勢，但在車用級動力電池標準化、大容量、大尺寸的需求趨勢下，卷繞工藝已經開始“力不從心”。一方面，卷繞過程下的電池內部結構不均勻，電池在充放電過程中的反應程度和內部速率不均勻，不僅難以將電池做大、做厚，還存在變形問題。至于能量密度的提高，硅基負極引入時容易膨脹，卷繞極群中最里面的極片容易斷裂，限制了硅材料的加入量，對能量密度的提高作用有限，同時存在很大的安全隱患，影響電池的使用壽命。在此背景下，疊片技術具有內阻低、能量密度高、高倍率放電容量大、不易變形等綜合優勢，成為行業下一步發展的必然趨勢。根據疊片工藝，卷芯可以實現尺寸靈活，不受卷針結構限制，疊片生產，極片界面平整度高，未來將廣泛應用于車用級動力電池領域。

數據顯示，與傳統卷繞工藝電池相比，疊層電池角部空間利用率更高，能量密度可提高5%。在整個生命周期中變形和膨脹較低，循環壽命提高10%以上；邊緣結構更簡單，結構適應性更好，電池安全性更高。雖然疊片技術在提升動力電池性能方面優勢明顯，但產業鏈企業面臨的現實問題是，由于設備、技術、制造、效率的瓶頸，疊片技術在實際工業應用中仍面臨諸多問題，這也成為動力電池行業發展的障礙。以層壓設備為例，它面臨三個困難。第一，設備效率慢。目前覆膜機行業的效率一般是0.8秒/片。二是折疊過程中的對齊精度不高，影響電池的最終性能。三是生產線連續自動化程度低。對于動力電池企業來說，誰能在層壓工藝上占得先機，就意味著誰能在產業發展的洪流中脫穎而出。據了解，松下、三星SDI、CATL等行業的頭部企業都有在2022年后引入層壓技術的計劃。作為長城控股旗下的新能源業務板塊，蜂巢能源在全球范圍內率先將高速層壓技術應用于方形電池，引領動力電池行業從傳統的“滾動時代”進入面向未來的“重疊時代”。

7月9日，蜂巢能源將在河北保定舉辦主題為“引領疊前時代，守護核心安全”的疊前戰略規劃暨產品發布會，將向行業發布一系列基于高速疊片技術的動力電池產品。在動力電池領域，蜂巢能源從成立之初就有明確的目標，用方形電池的高速層壓工藝和車輛法規的開發標準作為動力電池。在全球率先將高速層壓工藝創新應用于方形鋁殼電池。在層壓工藝效率方面，據了解，蜂窩一期生產線已升級至單工位0.6S，二期可實現0.45S的高速層壓，單工位0.25s的超高速層壓工藝正在研發中，研發成功后將超越纏繞工藝效率。此外，在7月10日舉行的首屆國際電動汽車安全技術創新大會上，蜂巢能源還將發布《中國高速動力疊片電池發展白皮書》，從以下幾個方面介紹疊片技術的近期進展和未來趨勢:鋰電池生產技術和設備的發展、卷繞和疊片的工藝差異和質量控制、重疊時代技術和設備的發展路徑、重疊時代電池的性能優勢和安全性提升。

標簽：長城特斯拉

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