从“6条”电池看蜂巢能源的创新

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从“6条”电池看蜂巢能源的创新
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10月28日,在蜂巢能源科技有限公司金坛工厂内部代号为“L600”的长薄型磷酸铁锂电池正式量产下线,具体型号为LFP184Ah。采用蜂巢能源一贯的叠片工艺,能量密度、循环寿命、快充等性能上都有明显改善。蜂巢能源在2019年4月的上海国际车展上就展出过这款电池,L代表Long cell, 600代表600mm的长度。笔者在现场看到这个600mm长的薄形电池在磁悬浮物流线飘然而至时, “6条”一词脱口而出,我觉得比任何一种命名都直观好记比较喜气,和长城汽车的大狗好猫的命名如出一辙。最后是否选用我比较喜气的“6条”命名还是以蜂巢能源官宣为准。

蜂巢能源在业内一直以“三元方形铝壳、叠片工艺、无钴、车规级智能制造”著称,然而最近蜂巢接连在磷酸铁锂方向发力,除了推出“6条”磷酸铁锂电池外,传统方形磷酸铁锂电池也开始对外供货了,这是为什么呢?

“6条”磷酸铁锂电池的具体性能特征及优点

喜称“6条”的L600磷酸铁锂电芯长薄化设计,突显叠片工艺电池优异性能,支持切换590标准模组,实现串并联方案灵活变化,以高标准化、灵活性的特点可最大化降低电池包的设计难度,这跟麻将的“6条”比较好碰好胡特征特别像。

基于该电芯,可广泛适配以大众MEB标准模组为代表的全新纯电动平台车型,实现大部分车型500KM以上续航里程。与此同时,两侧出极柱的电芯设计,可支持电池成组环节采用上下双水冷技术,实现比较好的快充性能,满足800V高压电气架构高端车型应用,同时与CTC全新技术具有更好匹配性。

喜称“6条”的L600磷酸铁锂电芯在安全性、循环寿命等表现上都有非常明显的优势。蜂巢能源技术人员介绍,该电芯通过尺寸优化设计,长度增加,厚度减薄,在散热、膨胀、能量密度上更具优势,同时本身还可以作为结构件,增强电池系统结构强度。L600磷酸铁锂电芯已全面通过过充、撞击、震动、跌落、短路等系列安全性能测试,尤其是顺利通过了针刺试验,充分证明了产品的高安全品质特点,总体性能表现明显优于国家标准。此外,在循环寿命方面,单体电芯循环次数超过4000次,第一代产品已具备超长循环寿命,质保期可达8年15万公里。

喜称“6条”的L600磷酸铁锂电芯量产后,蜂巢能源基于该电芯的矩阵电池包也将进入量产倒计时。该款电池包基于L600磷酸铁锂电芯,整合了电池恒温和低温续航无衰减等核心技术,采用CTP的全新电池成组方案,在整体性能上有非常明显的提升。相较于传统模组电池包,其空间利用率可提高17%,体积能量密度提升30%,成组效率增加12%,能量密度增加9%,整包带电量增加24%,电池成组零部件则减少20%,电池系统总成本降低10%。

喜称“6条”的L600磷酸铁锂电芯结合矩阵式结构设计,电池包体积成组效率达到48.55%,比传统电池包的利用空间更加合理,可以帮助车企以更低的成本获得500km以上的续航里程。得益于蜂巢能源设计的超快加热速度以及保温技术,0-80%SOC快充时间可以控制在45min以内。电池包结合整车余热回收功能,能够节省10%的电量,从而提高车辆在低温下的续驶里程,延长冬季续航里程。

蜂巢能源通过自主创新,推出L600磷酸铁锂电芯和磷酸铁锂矩阵电池包,目前申请专利总量超过100项,进一步打破了现有性能的边界,将成为国内外车企的新选择。

“6条”磷酸铁锂电池的制造与交付

长薄电芯面临的最大问题是良率的控制和大规模制造的效率问题。蜂巢能源介绍,相比其它长度,喜称“6条”的L600磷酸铁锂电芯在长短之间找到了一个相对平衡点,不仅在通用性、适配性方面表现优异,且在良率控制和大规模工业化量产方面优势明显。

相比目前主流的电芯规格,长薄电芯的制造的确难度更大。为了保障L600电芯的规模化生产,蜂巢能源基于车规级AI智能动力电池工厂,在制造环节还做了一系列优化和升级。在目前主流电芯制造的物流线上,一般采用皮带物流线,蜂巢能源针对L600电芯的结构特点以及产品质量考虑,导入了磁悬浮物流线技术。

喜称“6条”的L600磷酸铁锂电芯的单极组重量约1.3Kg,极组主体长度尺寸559mm,重量、长度尺寸约是其它极组的1至2倍。因此其极组对叠片至热压转运过程中极组对齐度的保证要求更高,传统的皮带物流线很难胜任要求。蜂巢能源技术人员介绍,针对上述情况,L600磷酸铁锂电芯叠片至热压物流方式采用了磁悬浮物流线,来保证产品质量要求。相比于传统皮带物流线,磁悬浮物流线传输效率更高,可以达到皮带物流线的6倍,同时,磁悬浮方式小车的加减速更加均匀,极组对齐度更易保证。此外,磁悬浮采用润滑滚动,相比于皮带线的滑动干摩擦,可以减少异物,且一致性更高,无碰撞问题。

对于长薄电芯而言,组装环节的焊接也是一个棘手的难题,蜂巢能源技术人员介绍,长薄电芯电芯为长条结构,变形量大,焊接难度高。针对L600磷酸铁锂电芯特点,在电芯顶盖周边焊接采用侧缝连续焊接技术,该技术采用电芯旋转+激光出射头联动,同时在R角位置减小激光能量密度,实现了顶盖侧缝的连续焊接。相较传统拼接焊,连续焊接的焊缝质量一致性更有保障。另外再导入环形光斑,在提高焊接速度、效率的同时,减少焊接过程异物的产生。

基于L600磷酸铁锂电芯的产线优化不止于此,蜂巢能源介绍,为了保证高质量高效率的生产,其在现场管控做了很多的措施,这包括导入极组入壳前少抓取设计、防止划伤和过程变形的设计等,在基于车规级AI智能动力电池工厂的各项标准,最终保证了L600磷酸铁锂电芯的规模化量产。

一、总结“6条”磷酸铁锂电池的创新点

1. 灵活性、广泛的适配性:目前纯电动汽车电池整包的宽度一般是1300左右,横向放两个600正好,长度正好可以替代590标准模组,这样可以轻松兼容新研发底盘和替代传统MEB标准模组底盘。

2. 电芯设计可以支持电池成组环节采用上下双水冷技术,实现更好的快充性能,为高压平台快充做准备。

3. 规模化制造中的创新技术的应用——高速叠片、磁悬浮物流线、顶盖侧缝焊连续焊接等,品质是制造出来的,不是检验出来的。

二、蜂巢能源技术创新的节点

 关于企业创新,蜂巢能源董事长杨红新谈到:创新分为颠覆式创新和传统创新,颠覆式创新往往发生在主流技术路线的边缘,找到一个新的增长点创造第二曲线。几乎所有巨大的突破和创新,都产生在一些边缘地带。什么是边缘地带?动力电池市场主流是三元和磷酸铁锂,但是在一些它们介入不深的地带我们找到了新的切入点,从而诞生了无钴电池、L600长薄电池,形成了新的增长点,我们称之为颠覆式创新或者第二曲线创新。夯实像磷酸铁锂和三元这样的原有主航道,把它做大做强,然后快速开启第二曲线。蜂巢既要坚持铁锂和三元,持续微创新和强化,将叠片工艺、CTP等切入到生产中,又要快速地把无钴、L600长薄电池放大量产,所以我们是两条曲线同步的推进,创新的推动。

三、蜂巢能源创新的管理学思考

企业的成长可以看成是一系列增长曲线的集合,一条条的增长曲线加起来就是一个企业的成长历程。让我们回顾复盘蜂巢能源的产品创新历程,发现蜂巢能源主要在经历三个产品创新波次,第一波次是客户需求驱动的,抓住了长城欧拉客户需求驱动的机会。第二波次是电池技术的多样性引发的。第三波次又是客户需求驱动的,全球关键客户的不同需求。

第一波次:蜂巢的目标是进入国内动力电池前十名,既然满足最熟悉最亲近的客户就可以达成目标,干嘛舍近求远呢?首先满足长城欧拉电动车的需求是主要驱动力。那么当时长城欧拉用什么样的电池,快速研发生产可替换产品就是首选,这也就是杨红新董事长说的第一曲线。

第二波次:长城欧拉好猫的畅销吸引动力电池头部企业不断提供最新产品、蜂巢能源前期市场推广获得新的客户需求、外加国内外动力电池技术的不断进步,这三者倒逼蜂巢能源研发迭代能力与高品质的制造交付能力建设(目前主要处于这个阶段)。

第三波次:蜂巢的目标是进入国内前三,必须拿下全球国际大厂,争取三分之二的销售来自长城以外企业订单,满足这类客户的不同需求是主要内在驱动力(目前感受最深的是研发,其他部门还不太觉得)

任何先进的技术与产品只有转化为客户的商业成功才能产生价值。目前蜂巢能源在动力电池领域还是追赶者,创新主要是紧紧围绕客户需求进行的。就好像说:蜂巢能源的战车有两匹马拉着走,一匹是市场需求(也可以叫客户需求)这匹马,它是给你钱的,让你活下来的;第二个就是技术这匹马,它是帮你产生区别他人具有竞争力的,让你活好活长的,企业家就是要把握与控制好这两匹马。创新就像一个“孩子”,他有“母亲”和“父亲”。母亲就是时代与客户的需求,父亲就是企业顽强的生存意识与组织能力。企业家审时度势,洞察趋势,敏锐感知并果断选择机会,一定是做了一些与众不同的事情,从而构建了属于自己企业的独特竞争优势,捕捉住了时代的机会,最终将机会转化为财富。

德鲁克先生告诫我们:

创新是否成功不在于它是否新颖、巧妙或具有科学内涵,而在于它是否能够赢得市场。

(本文作者顾国洪系吉林大学青岛汽车研究院副院长、中国汽车工程学会电器技术分会技术与标准专家组特聘专家,本文不构成任何投资建议或操作建议)

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