12月15日,蜂巢能源在常州舉辦以“乘蜂·馭未來”為主題的第三屆電池日活動。

(資料圖)

發布會上,蜂巢能源董事長兼CEO楊紅新代表蜂巢能源發布了全新一代的高安全動力電池系統化解決方案——龍鱗甲電池,應用熱電分離、空間功能集成設計等全新技術實現了單體安全和系統安全的全面提升,開創動力電池安全的新高度;同時還兼具長續航優勢,其磷酸鐵鋰版本可使電動汽車的續航突破800公里,刷新了磷酸鐵鋰電池續航的新紀錄。

此外,蜂巢能源還發布了名為“飛疊”的超高速疊片技術3.0,高錳鐵鎳電池和納米網硅負極,還宣布公司在儲能領域的布局,開啟了“動力電池+儲能電池”雙輪驅動戰略。

正在沖擊科創板的蜂巢能源,通過第三次舉辦電池日,展示了一個新創企業持續以技術創新響應市場需求的能力,既奠定了該企業持續強勁增長的基礎,也展現了全球一流的動力電池企業的科創實力。

單體安全+系統安全雙提升,更好解決電池安全痛點

近一兩年,磷酸鐵鋰電池因為成本優勢,替代了三元電池,已經成為市場主流。但是,磷酸鐵鋰電池也有痛點:一方面,盡管本征安全突出,但是成組為電池包之后,安全性問題并沒有完全解決;另一方面能量密度不夠高,電動汽車續航仍然不足。

本次蜂巢電池日的重磅發布——龍鱗甲電池,為此提供了高安全兼具高續航的解決方案。

在安全性方面,蜂巢能源從電池系統熱失控的本源出發,通過多項大膽創新的設計優化電池安全性能。

首先,龍鱗甲采用創新的短刀電芯底出防爆閥設計。電池包系統性風險往往來自于單個電芯的熱失控,而常規電池包中電芯的防爆閥設計在頂部,因此防爆閥上方要留出泄壓通道,將高溫高壓的噴發物引導到側面或底部排出,過程中極易蔓延到相鄰電芯導致連鎖反應。龍鱗甲應用的短刀電芯防爆閥創新設計在底部,一旦發生某個電芯熱失控可快速實現定向泄壓,噴發物可按指定方向、通過很短的通道迅速排出,不蔓延至周邊電芯。

另外,原本電芯和電池包底部之間一般留有空間,以防止底部碰撞時損傷電池。底出防爆閥設計將兩部分空間合并可提升體積利用率,提升續航里程。

其次,在電池包層級,龍鱗甲采取先進的“熱-電分離”設計。常規電芯防爆閥和極耳在同一側,熱失控泄壓區與高低壓線路處于同一區域。一旦一個電芯熱失控,噴發物極易傷及其他電芯,引發二次危害。熱電分離設計則讓熱失控泄壓區與電源傳送區各自獨立,大幅降低熱失控時內部高壓拉弧、打火的失效概率,顯著提升安全性。

第三,龍鱗甲采用雙面冷卻設計,讓電芯大面積和冷卻板接觸,讓冷卻板迅速帶走電芯的熱量,換熱能力較一般水平提升70%。既可提升非充電場景下電池包的安全,也可顯著提升電動車快充場景的安全性。

此外,在電池包結構層級,蜂巢能源還采用了高強鋼+彈性支架的設計,為熱失控建立安全穩定的泄壓通道,提供有力的承載和防護緩沖,避免碰撞帶來的電池包故障。

總體而言,龍鱗甲電池做到了單電芯失控不擴散至相鄰電芯,整包不起火,遠超國標要求的5分鐘不起火。實現了從單體安全到系統安全的全面提升,為新能源汽車的電池系統安全提供了更優的高安全解決方案。

在電池安全方面,蜂巢能源一直在努力,此前也已經做出了諸多創舉:通過超高速疊片工藝技術提升電池單體的良品率;通過短刀電芯加強電芯級安全;還通過蜂云平臺的實時監控來做故障預警等等。蜂巢能源提出新一代的龍鱗甲電池方案,表明了蜂巢能源不滿足于現有成績,持續以技術創新提升安全的理念。

此次蜂巢能源將新一代方案取名“龍鱗甲電池”,一方面取其堅固無比之意,另一方面也是集大成之意。“龍鱗甲”是傳說中龍族收集了每一條龍身上最硬的一片龍鱗,集合打造的無堅不摧的鱗甲。在龍鱗甲電池方案中,能看到短刀電池、超高速疊片工藝技術等蜂巢能源自成立以來就堅持推進的自主研發成果的集合。

實現高安全的同時,續航表現也得到明顯提升。在能量密度方面,蜂巢能源遵循從材料、電芯到電池結構的系統性思維,通過優化電芯和系統兩大技術,電芯層面采用了更高能量密度磷酸鐵鋰電芯;系統層面,則是通過系統結構件功能集成、空間功能集成設計。通過技術優化,采用磷酸鐵鋰電芯的龍鱗甲電池系統體積成組效率大幅提升至76%,續航超過800公里,采用高錳鐵鎳電芯超過900公里,采用三元電芯則超過1000公里,可幫助整車企業在有限的空間內,進一步拓展續駛里程的上限。

龍鱗甲:電池技術創新的集大成者

在高安全和長續航之外,龍鱗甲電池還有多重優勢性能。

該系統的快充性能突出,匹配三元電池時支持4C快充。

電池包要做到快速充電,難點在于如何管理快充時導致的電池溫升。如果溫升過高,超過安全閾值,就會導致熱失控。此前大量電動汽車在快充時起火,就是熱管理能力不足。

成本優勢也明顯,龍鱗甲電池減少了20%的結構件,為電池包減重10-20公斤。這些結構件的減少和減重,既能直接降低物料成本,又能提升生產效率,還能提升整車續航里程。

這一系統也可擴展CTC(電芯直接成組到車身)。傳統電池包和CTC的主要區別在于,傳統電池包自有一套結構件,比如上蓋,和車身的地板同時存在,功能類似。而CTC的電池包,將其一部分結構件和車身共用,減少了材料和重量。

龍鱗甲電池的系統上蓋、水冷板,可以和車身乘員艙地板融合,合三為一。這一舉措將顯著提升電動汽車的集成效率,降低成本,提升裝配效率。龍鱗甲電池的這一特點,直追特斯拉的4680+CTC技術,有異曲同工之處。

龍鱗甲電池還具有極強的兼容性,可兼容各種化學體系,可搭載在A00-C級系列車型。極致的兼容性為整車企業縮短了新車型的研發周期;電池包的通用性也為整車企業而進一步降低了采購成本。

在活動現場,楊紅新表示,龍鱗甲電池即日起接受全球預定。

他還透露,龍鱗甲電池將陸續搭載到 2023 年量產車型,包括2023 年 10 月份量產的一款SUV和2023 年 10 月量產的一款轎跑。

持續創新:飛疊、高錳鐵鎳和納米網硅負極……

電池日上,蜂巢能源還發布了多項重磅技術突破和企業動態。

蜂巢能源一開始就主打的疊片工藝技術繼續進化,至今發展到超高速疊片技術3.0。蜂巢能源將其稱為“飛疊”技術。

蜂巢能源第一代疊片技術的效率是0.6秒/片,第二代0.45/片。而第三代“飛疊”技術效率已經在努力趕超卷繞工藝,達到0.125秒/片的效率。

相較于蜂巢能源上一代疊片機,第三代“飛疊”技術的疊片機占地面積減少達 45%,效率提升 200%以上。第三代“飛疊”技術還集成了極片放卷、裁切、熱壓功能、疊片 CCD 在線監測、HI-POT在線監測,實現單片不良全檢。在一致性方面,采用創新壓刀結構,疊片對齊精度提升。

產品方面,蜂巢能源還發布了高錳鐵鎳和納米網硅負極相關技術。

高錳鐵鎳電池,是蜂巢能源針對磷酸鐵鋰電池能量密度存在天花板而提出的新產品方案。由于不含鈷,高錳鐵鎳電池成本可控;同時其能量密度又比磷酸鐵鋰更高。與磷酸鐵鋰電池包相比,蜂巢能源的高錳鐵鎳電池包續航能夠提升100公里,低溫性能提升2倍;與同體積密度的三元電池包相比,整包成本要降低9.5%。蜂巢能源預計高錳鐵鎳電池包重量能量密度為 220WH/kg,體積能量密度為 503 Wh/L,量產時間預計2024 年。

納米網硅負極,是蜂巢能源為高能量密度電池提出的負極技術方案。蜂巢能源為此自主開發了筑網束硅技術、硅碳融合技術、雙層包覆技術,循環壽命較進口同類產品提升10%。 這一負極材料的特點是,高容量、高首效、低膨脹、低產氣、長壽命,支持4C 快充。蜂巢能源預計,納米網硅負極搭配高鎳正極,將率先在大圓柱電芯上實現應用,實現能量密度≥300Wh/kg。2025年,蜂巢能源搭配納米網硅負極的高能量密度電芯產能將達到 5GWh。

蜂巢能源還首次在品牌發布會上官宣了儲能業務規劃,并將已經初步成型的生態鏈命名為蜂窩生態。

蜂巢能源第三屆電池日,如以往兩屆,都是不斷輸出硬核科技成果。這一系列的成果,源自于蜂巢能源對科技創新的重視,依賴于持續不斷的高研發投入。蜂巢能源申請科創板IPO的招股書顯示,2019年-2021年蜂巢能源研發費用占營業收入比例為20.71%,累計研發投入金額近15億元,遠超科創屬性評價標準中對近三年研發投入累計金額及占營收比例的要求。科創型企業實至名歸。

蜂巢能源自成立以來,推出了一系列創新IP:“疊片電池”“無鈷電池”“短刀電池”“蜂云平臺”“車規級工廠”……打造了動力電池創新引領者的形象。這源于蜂巢能源對未來電池行業競爭格局的判斷。

楊紅新在電池日上表示,十年前,電池企業靠產品技術取勝;五年前,靠差異化定位取勝;但進入TWh時代,靠技術+制造取勝。蜂巢能源當前在科技創新、智能制造領域的充分投入,為的是在長期競爭中,保持優勢。

“市場在變化,用戶需求在升級,唯有持續的技術創新,才能行穩致遠。”楊紅新說。

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