“我們將于2025年在全球?qū)崿F(xiàn)約100GWh電池產(chǎn)能布局，其中中國工廠為76GWh、歐洲工廠為24GWh。”近日，蜂巢能源總經(jīng)理楊紅新在接受媒體的訪問時如是說道。100GWh究竟意味著什么？

      根據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，2018年，我國動力電池裝機量為56.9GWh，同期我國新能源汽車的產(chǎn)銷規(guī)模分別為127萬輛和125.6萬輛，動力電池產(chǎn)能亦達到260GWh；照此推算，若蜂巢能源2025年實現(xiàn)全球既定產(chǎn)能，僅中國工廠即可滿足150萬輛新能源汽車的配套需求，而這個裝機規(guī)模，恰恰與長城汽車目前的年產(chǎn)銷規(guī)模相當。

全自動化生產(chǎn)，電芯裝配后工序

      事實上，在新能源早期發(fā)展的十年中，主打SUV的長城汽車并未急于向市場推產(chǎn)品，拿補貼（新能源汽車購車補貼），賺積分（新能源汽車積分），而是從成立事業(yè)部做起，專注于汽車動力電池材料、電芯、模組、PACK、BMS、儲能、太陽能的研發(fā)和技術(shù)積累。直到2018年長城汽車旗下歐拉品牌推出，原有的事業(yè)部亦成為了一家專注于整車上游產(chǎn)業(yè)鏈的新能源科技公司。

正極材料研發(fā)，掃描電鏡觀察形貌

      “不獨立根本就做不大。” 長城汽車董事長魏建軍曾這樣說道。作為繼長城汽車之后的第二次創(chuàng)業(yè)，蜂巢能源目前已從長城汽車剝離完畢，歸屬至保定市長城控股集團有限公司（簡稱“長城控股”）下屬全資子公司保定市瑞茂企業(yè)管理咨詢有限公司（以下簡稱保定瑞茂），以積極開發(fā)外部客戶，而不只是為長城汽車一家客戶服務(wù)。據(jù)了解，目前蜂巢能源已經(jīng)為國內(nèi)5家企業(yè)送樣并做了測評，給海外頂級車企的樣品將于下個月開始做測評。

      另據(jù)楊紅新透露，從今年7月初開始，蜂巢能源已經(jīng)啟動了面向未來發(fā)展的股權(quán)融資等工作。長城控股短期內(nèi)不會給予蜂巢能源太多的資金支持，而是要求蜂巢能源自己控制成本、積極“造血”并做好上市規(guī)劃。

      “四元電池”究竟是個什么玩意兒？

       顯然，如此龐大的產(chǎn)能規(guī)劃背后，一定程度從側(cè)面反映了長城汽車的產(chǎn)能規(guī)劃。在電車匯看來，魏建軍規(guī)劃蜂巢能源，表面看是打造產(chǎn)業(yè)鏈，事實上，則是從原材料端，即對動力電池及相關(guān)產(chǎn)品的成本和品質(zhì)實現(xiàn)管控，從源頭整合長城汽車、乃至目前新能源汽車行業(yè)的供應(yīng)鏈體系。而這樣的規(guī)劃亦得到了蜂巢能源副總經(jīng)理兼CTO饒忠儒的證實。

      根據(jù)饒忠儒所述，以動力電池組的單體電芯為例，目前蜂巢能源已在江蘇金壇規(guī)劃了電芯正極材料配套工廠。而除了正極材料外，蜂巢能源未來將把產(chǎn)業(yè)延伸至正極材料的原材料，亦可稱之為前驅(qū)體（材料）的研發(fā)與生產(chǎn)，并在全球范圍內(nèi)規(guī)劃生產(chǎn)，而這些都與蜂巢能源目前推廣的四元材料方案密切相關(guān)。

 

      正極材料研發(fā)，實驗室場景

      簡單理解三元電池，即由“鎳鈷錳”或“鎳鈷鋁”三種化學元素，按照一定比例混合燒結(jié)后，作為正極材料的電池，電離子通過電池隔膜，在正負極之間的反復(fù)流動亦構(gòu)成了電池充放電的化學反應(yīng)。以“鎳鈷錳”NCM811三元電池為例，錳元素為了增強安全性、鈷元素為了增強晶體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，鎳元素則是為了提高電池容量。鎳含量越高材料比容量越大，但熱穩(wěn)定性亦同步下降，不同化學元素按不同比例混合燒結(jié)成相后，電化學特性亦各自不同，是以NCM由最早期的111進化到532，至622至目前的811=, 性能亦各自有所差異。然而在過度追求高能量密度（降低單位電池重量）和循環(huán)壽命的背景下，NCM811電池至今還存在著安全性差及循環(huán)壽命衰減較快的致命缺陷。因此，雖然三元電池的循環(huán)壽命和能量密度都極為優(yōu)秀，但基于安全考慮，至今都沒有大規(guī)模應(yīng)用在巴士、卡車等商用車領(lǐng)域。

正極材料研發(fā)，混料

      不過，即便正極材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和鋰電池內(nèi)部的寄生反應(yīng)也嚴重影響著鋰電池的安全性和循環(huán)壽命，但以特斯拉為首的部分企業(yè)卻異常崇尚三元電池。充放電過程中活物質(zhì)急劇的結(jié)構(gòu)變化并不是電池循環(huán)壽命衰減的主要原因。反而是，在電解液和脫鋰狀態(tài)下高活性活物質(zhì)顆粒界面間的寄生反應(yīng)才是高電壓循環(huán)下電池壽命縮短的主要原因。如何解決NCM811電池壽命衰減過快的問題？一是通過對NCM811的顆粒表面進行改性處理，提高其性能。二是采用能夠降低兩者寄生反應(yīng)的電解液，從而提高其循環(huán)壽命和安全性。四元材料體系由此產(chǎn)生。

      顧名思義，四元材料，即在電池材料中降低或祛除鈷元素，而以第四種金屬元素替代或部份取代原本的鈷元素，以提升安全性和循環(huán)壽命的新型正極材料，用以防止高比例鎳帶來的氧化反應(yīng)。

      “為了克服三元材料的既有問題，Mx摻雜會使一次顆粒之間的邊界強度增強，因此會減少在有害相變過程中微隙的形成。而這就是四元電池的關(guān)鍵性突破。”7月9日，在蜂巢能源的發(fā)布活動之后，主管技術(shù)的蜂巢能源副總經(jīng)理饒忠儒對電車匯做出了如下陳述。顧名思義，在提升循環(huán)壽命層面，MX摻雜形成的二維材料，為鋰離子運動提供了更多的通道，大幅度提升了鋰離子運動速度，進而提升了電池導(dǎo)電性；而在四元無鈷元素的特性材料體系下，通過摻雜技術(shù)改進無鈷化后材料在充放電的可逆性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性上亦得到了長足進步。“此外，因為四元材料剔除了鈷元素，可使得電池成本較現(xiàn)有價格再下降5- 15%(根據(jù)金屬鈷不同價格)。” 饒忠儒如是說道。

      堅定疊片路線，形成電池pack模塊化

      除了四元材料的材料技術(shù)路線，在7月9日的發(fā)布會中，楊紅新提出，鋰電池經(jīng)歷了1.0的3C品質(zhì)時代和2.0的傳統(tǒng)動力電池時代，正在向3.0的疊時代邁進。楊紅新的判斷是，1.0和2.0時代的卷繞方式已經(jīng)不能滿足車規(guī)級動力電芯的形態(tài)要求，取而代之的將會是高速疊片工藝，該工藝技術(shù)會為電芯帶來內(nèi)阻低、容量衰減慢、不易短路和被擊穿、充放電倍率高、能量密度高等一系列優(yōu)勢，因此將在車規(guī)級動力電池領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。

 

      多角度高速疊片工藝

      而蜂巢能源正在做的，就是通過新技術(shù)、新材料、新工藝、新標準來推動疊片工藝的快速成熟和應(yīng)用，并以此為突破口建立在自身在動力電池市場角逐中的競爭壁壘。根據(jù)蜂巢能源規(guī)劃，先基于營運類，非營運類的使用場景劃分，在基于城市代步和城際出行的使用用途劃分，蜂巢能源總計規(guī)劃了51Ah、56 Ah、86 Ah、92 Ah、112 Ah 、117 Ah、126 Ah、137 Ah、156 Ah、172 Ah、184 Ah共計11款電池pack產(chǎn)品，以應(yīng)對不同場景和不同用途下的全出行領(lǐng)域。另據(jù)蜂巢能源全球營銷副總裁嚴博瑞介紹，蜂巢能源電池pack在適配VDA標準尺寸模組后，將與整車底盤高度集成化，通過水冷散熱實現(xiàn)整車上更安全的布置位置，以提供更高的車身保護。由此，整車空間利用率大幅提高，舒適度明顯提升，整車智能化水平顯著提高。

大規(guī)模的電芯靜置和充放電試驗中心

      此外，據(jù)饒忠儒介紹，雖然目前蜂巢的產(chǎn)品還包括部分軟包電芯，但未來蜂巢的電芯生產(chǎn)會更多的聚焦在方形。雖然在電芯成本上面軟包比較便宜，但是軟包電芯由于采用了鋁塑膜，首先缺乏剛性，因此必須在外部加裝塑料外殼，導(dǎo)致機械強度比較差，其次，軟包的極耳焊接異常脆弱，模組裝配一旦把控不好，將很容易產(chǎn)生安全隱患。也正是基于這些技術(shù)判斷，蜂巢能源將逐步聚焦在大容量的方形鋁殼電池上，并陸續(xù)朝整個模組pack極簡化來的方向發(fā)展。