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文丨孫凱

在新能源汽車蓬勃發(fā)展的同時，我們也不得不重視新能源汽車用電安全。用中國科學院院士楊裕生在首屆《中國國際電動汽車安全技術(shù)創(chuàng)新大會》上的話來說：這個事情不是在今天今年引起重視，早就應該引起重視，因為失火的事情在前幾年已經(jīng)很嚴重了。

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2017年以前純電動車燒了十幾輛，2018年國外自燃的情況也在繼續(xù)發(fā)生。保時捷在泰國充電時起火，寶馬在西班牙無故自燃，用的都是日本有名公司的電池，電池質(zhì)量在業(yè)內(nèi)應該還是比較好的。2018年特斯拉繼續(xù)發(fā)生燃燒事件，頻率是一個月一起，撞墻起火、充電起火、無故自燃等各種各樣原因，但最后都和電池有密切的關(guān)系。

而狂人馬斯克所說電動車自燃率遠低于燃油汽車其實并不正確，即使進入到2019年，自燃勢頭并不減，除了國際隊代表特斯拉，中國品牌也頻繁發(fā)生安全事故。

追究其安全事故的本身，脫不開關(guān)系的始終是電池占據(jù)大頭。

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一、告別卷時代，動力電池將迎來3.0“疊時代”

自從上世紀80年代鋰電池誕生以來，這種體積小、重量輕的電池迅速得到人們的青睞，并應用到各種消費類產(chǎn)品上，我們提升了生產(chǎn)力、方便了辦公，并且讓人們的交流更加的便捷。隨著產(chǎn)量的不斷攀升，電池廠對生產(chǎn)設(shè)備也投入了巨大的精力。

如果要概括鋰電池的發(fā)展歷程，可以理解它經(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，他們有一個共同點，就是均采用卷繞工藝。

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而隨著工藝標準越來越嚴格，消費者對產(chǎn)品的要求越來越高，傳統(tǒng)卷繞工藝電池發(fā)展已經(jīng)到了瓶頸，這時候行業(yè)意識到，如果沒有劃時代的變革，這種基于卷繞工藝的電池，很難滿足時代進步需求。

因此，疊片電池橫空出世。

7月9日，蜂巢能源在河北保定召開主題為“領(lǐng)創(chuàng)疊時代 守護芯安全”品牌戰(zhàn)略規(guī)劃及產(chǎn)品發(fā)布會，所推出的新品均為高速疊片工藝電池。

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疊片工藝電池相比起卷繞工藝電池，可以在所有其他體系不變的情況下，僅僅疊片這一項工藝改變就會帶來五大優(yōu)勢。

這五大優(yōu)勢就是它更符合純電動汽車對大模組、大電池的需求，也更符合車輛對電池超長使用壽命的需求，更符合移動交通工具對輕量化、長續(xù)航的追求，更符合車輛對電池瞬間大功率輸出的需求，更符合車輛對長期安全性和穩(wěn)定性的需求。

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安全丨更符合車輛對電池長期的安全性和穩(wěn)定性的要求

不管設(shè)計也好，還是對標也好，這一切都是以安全為前提，既然疊片工藝電池能稱之為3.0疊時代，那么在安全方面自然也是要比2.0的傳統(tǒng)動力電池時代更優(yōu)，否則如何稱之為進化？

卷繞工藝的方形電池，在充放電循環(huán)過程中由于隨著膨脹力的增大，在卷繞拐角處內(nèi)應力受束縛而無法釋放，導致拐角處發(fā)生斷裂，斷裂導致脫粉、毛刺等問題，嚴重時會造成電池內(nèi)部短路，引起熱失控，電池危險系數(shù)將增高。

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相比起來，疊片工藝使用陶瓷涂布覆蓋僅有的極耳位置裸露集流體，風險更低，且疊片電池不存在拐角處受力不均勻的問題，這會大大降低電池在循環(huán)過程中由于受力不均而導致的電池安全風險問題。

在實際使用中，電動汽車發(fā)生自燃除了內(nèi)部短路，還有就是過充或者擠壓造成。過充引起自燃冒煙很大程度上是因為電池內(nèi)部升溫過高，疊片電芯溫升要遠低于卷繞電芯，在蜂巢能源內(nèi)部對標中，采用疊片工藝生產(chǎn)的蜂巢電芯最高溫升45℃，而采用卷繞工藝生產(chǎn)的對標品牌電芯最高溫升達到了380℃。

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車輛碰撞過程中造成很大的擠壓，企業(yè)標準對車輛擠壓遠遠高于國標，蜂巢能源疊片工藝電芯大面可承受200KN的擠壓力，變形量為15%；側(cè)面可承受20%的變形，頂部可承受25%的擠壓變形，這個數(shù)據(jù)遠遠好于目前市場上常用卷繞工藝電池。

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續(xù)航丨更符合移動交通工具對輕量化，長續(xù)航的永恒追求

卷繞電池在卷繞拐角頂部有弧度，在空間利用率上要低于疊片電池，而疊片電池結(jié)構(gòu)充分利用電池邊角空間，在相同體積的電芯設(shè)計情況下，電芯能量密度高出約5%左右。也就好比，同樣一個方形盒子，放進一個卷繞形式的卷紙和一疊整整齊齊的抽紙，誰更充實？

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壽命丨疊片電池符合更超常電池使用壽命的需求

在電池壽命方面，僅把卷繞工藝換成疊片工藝，電池壽命就可以提升10%，這是一個非常大的提升，直接影響到電池日常使用的衰減問題，這意味著疊片電池衰減相比卷繞電池更慢。

在同一設(shè)計體系下，手工藝限制，疊片電池的極耳數(shù)較卷繞電池的多近一倍，其電池內(nèi)阻就會小于10%以上，電池產(chǎn)熱小，電池壽命相對長于卷繞電池，疊片電池循環(huán)后期的界面穩(wěn)定性優(yōu)于卷繞電池。

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卷繞電池由于其結(jié)構(gòu)沒有疊片電池的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，變形和膨脹更嚴重，會影響電池衰減性能。而同等設(shè)計條件下疊片電池的循環(huán)壽命高于卷繞電池10%左右，循環(huán)膨脹預計低40%以上。

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輸出丨更符合車輛對電池瞬間大功率輸出的要求

都在說純電動汽車的加速很好，原本內(nèi)燃機車型只有上百萬的超級跑車才能跑進4秒，現(xiàn)在10幾萬的純電動汽車就可以達到。實際上搭載疊片工藝電池的車型加速性能會更好，當我們測試一輛汽車瞬間加速或者爬坡能力時，其實需要大電流的輸出，正常車開著有沒勁也是考驗電池的輸出能力。

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疊片電池比卷繞電池極耳增加一倍，因此輸出能力非常好，蜂巢能源對WEY P8車型做過夏季和冬季的標底，電池換成蜂巢能源生產(chǎn)51Ah疊片電池，在低電量20%的情況下，加速時間提高0.85s。特別是在零下-10℃的時候，可以使百公里加速時間提高0.54秒。

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強大的持續(xù)放電能力，使得這款電池現(xiàn)在競爭力非常強，據(jù)蜂巢能源透露，有很多主機廠很滿意，并且正在注冊方案準備實車試驗。

尺寸丨更符合純電底盤優(yōu)化對大模組、大尺寸的電池的要求

更大尺寸的電池一方面可以增加整車帶電量，達到更長續(xù)航的目的，但是大尺寸電池也給整車的安全帶來不確定性。在未來的純電動汽車發(fā)展過程中，不僅需要長續(xù)航更需要高安全，因此對電池的尺寸要求極高。從圖中，我們可以看出，當純電動汽車發(fā)生碰撞時只有中間的一塊細長區(qū)域是最安全的。

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這種放在安全區(qū)域內(nèi)，催生了對大模組、大尺寸的需求，看到市場上有的常見VDA尺寸的變芯，已經(jīng)達到卷繞電池的極限。當電池進一步變長，高度在乘用車上一般有更大的變化，隨著這個電池越來越長，卷繞工藝實現(xiàn)也將會越來越困難，就需要更寬、更長的極片，在生產(chǎn)的時候面臨諸多不確定性，這時候疊片電池就能發(fā)揮最大的優(yōu)勢。

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二、高速疊片工藝效率低，蜂巢能源率先量產(chǎn)

安全、續(xù)航、輸出、壽命、尺寸多方面全面占有優(yōu)勢，毫無疑問疊片電池未來將成為新能源汽車動力電池的主流，所以目前包括松下、三星SDI、CATL等行業(yè)頭部企業(yè)都有在2022年之后導入疊片工藝的計劃。

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一個必須正視的現(xiàn)實是，盡管疊片工藝對于動力電池性能的提升優(yōu)勢明顯，但擺在產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)面前的現(xiàn)實問題是，受制于設(shè)備、工藝、制造、效率等的瓶頸，疊片工藝在實際的產(chǎn)業(yè)化應用中還面臨著諸多難題，這也成為動力電池行業(yè)發(fā)展過程中的阻礙。

針對此痛點，蜂巢能源聘請了國內(nèi)外資深疊片設(shè)備與工藝專家，在該領(lǐng)域進行了持續(xù)的投入和攻關(guān)，目前已完成行業(yè)首例45度旋轉(zhuǎn)式高速疊片的開發(fā)與導入，疊片效率可達0.6s/pcs/單工位，疊片效率超出行業(yè)傳統(tǒng)疊片設(shè)備單工位效率的40%，輔助時間從原來的10秒縮短到7.5秒。

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同時，蜂巢疊片設(shè)備開發(fā)技術(shù)團隊也在聯(lián)合國內(nèi)外優(yōu)秀疊片設(shè)備供應商，研發(fā)更高速疊片設(shè)備，截至現(xiàn)在，已完成0.45s/pcs/單工位疊片速度驗證與樣機的開發(fā)制作， 2023年預計可實現(xiàn)0.25s/pcs/單工位疊片設(shè)備開發(fā)。

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通過工藝技術(shù)的升級，生產(chǎn)過程的高要求，生產(chǎn)工藝過程的嚴格控制，蜂巢能源讓疊片技術(shù)效率已經(jīng)不再成為瓶頸，讓高速疊片工藝的率先量產(chǎn)變成了現(xiàn)實。

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三、引領(lǐng)動力電池3.0“疊時代”，AI工廠賦能智能制造

動力電池“疊時代”的全面開啟，對于生產(chǎn)制造的效率提升、環(huán)境控制、制程控制提出嚴格要求，這也倒逼行業(yè)需要加快通過智能制造以及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的深度融合來賦能動力電池制造。因此，AI工廠這一未來工廠也隨之而來。在規(guī)劃中，蜂巢能源全球六大生產(chǎn)制造基地將全面導入AI工廠建設(shè)規(guī)劃。

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在產(chǎn)能規(guī)劃上，蜂巢能源位于常州金壇的項目一期規(guī)劃產(chǎn)能4GWh，預計2019年10月份量產(chǎn)，二期項目規(guī)劃8GWh，同時還和捷威動力合資在鹽城規(guī)劃建設(shè)3GWh的軟包電池項目。而歐洲工廠園區(qū)總用地400畝(27公頃)，廠房采取多層結(jié)構(gòu)，項目分二期實施，一期建設(shè)2020年度啟動，2022年度建成投產(chǎn)。

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疊片的性能優(yōu)勢已經(jīng)是行業(yè)共識，隨著設(shè)備技術(shù)路線升級，基于疊片工藝的電池價格將會持續(xù)下降，在以蜂巢能源為代表的企業(yè)的助推下，動力電池行業(yè)“疊時代”將全面開啟。