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導(dǎo)讀

(資料圖)

隨著新能源汽車(chē)滲透率逐步提高，除了主打智能化、電動(dòng)化的新造車(chē)勢(shì)力，傳統(tǒng)車(chē)企也紛紛成立新能源子品牌，押注新能源新品牌，新能源汽車(chē)品牌一個(gè)接著一個(gè)，覆蓋從A00級(jí)小車(chē)到百萬(wàn)豪車(chē)所有級(jí)別。

但隨著特斯拉降價(jià)引發(fā)價(jià)格戰(zhàn)，新能源汽車(chē)業(yè)進(jìn)一步加劇“內(nèi)卷”，新能源汽車(chē)圈的“內(nèi)卷”很快傳導(dǎo)到電池業(yè)，電池業(yè)在“內(nèi)卷”的同時(shí)還要面對(duì)原材料的激烈波動(dòng)，亞歷山大，如何面對(duì)“內(nèi)卷”并勝出呢？

筆者親眼目睹蜂巢能源五年快速發(fā)展過(guò)程，認(rèn)為其中的經(jīng)驗(yàn)科技創(chuàng)新與戰(zhàn)略主動(dòng)值得借鑒，先講講科技創(chuàng)新部分，供業(yè)內(nèi)人士參考。

蜂巢能源在發(fā)展初期就確立了差異化競(jìng)爭(zhēng)策略和技術(shù)領(lǐng)先型策略

蜂巢能源剛開(kāi)始保定研發(fā)中心只有0.04GWh的中試線(xiàn)，后來(lái)在常州建成第一個(gè)生產(chǎn)基地并投產(chǎn)，再于無(wú)錫成立全球研發(fā)中心，一路快速發(fā)展，短短兩三年內(nèi)建設(shè)了國(guó)內(nèi)上饒、馬鞍山、湖州、鹽城、南京、遂寧、達(dá)州等生產(chǎn)基地，以及海外德國(guó)薩爾州、勃蘭登堡州兩家工廠(chǎng)。

蜂巢能源從最早提出的“無(wú)鈷”到“蜂云平臺(tái)”、“短刀”再到“飛疊”技術(shù)……所有技術(shù)的突破和落地?zé)o不體現(xiàn)了“因創(chuàng)新而前進(jìn)”的企業(yè)精神以及主動(dòng)的戰(zhàn)略選擇。電池企業(yè)的科技創(chuàng)新，包括關(guān)鍵材料、電芯、安全、控制系統(tǒng)及結(jié)構(gòu)、智造體系、新型電池等方面的創(chuàng)新。

關(guān)鍵材料

蜂巢能源自主研發(fā)的層狀無(wú)鈷正極材料和無(wú)鈷電池填補(bǔ)了國(guó)際空白，為世界首創(chuàng)。蜂巢能源經(jīng)過(guò)近百次中試調(diào)試和電性能驗(yàn)證，研制出世界首款無(wú)鈷正極材料并量產(chǎn)裝車(chē)，成功獲得69項(xiàng)中國(guó)專(zhuān)利和46項(xiàng)國(guó)際專(zhuān)利。在蜂巢能源研發(fā)中心內(nèi)部設(shè)有前沿實(shí)驗(yàn)室，專(zhuān)門(mén)針對(duì)前瞻性技術(shù)的研究，除了無(wú)鈷電池外，還有很多的新型結(jié)構(gòu)和材料等，都在做進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)。

舉例來(lái)說(shuō)，蜂巢能源針對(duì)PHEV專(zhuān)用產(chǎn)品開(kāi)發(fā)專(zhuān)有材料體系，正極材料采用4級(jí)顆粒復(fù)配技術(shù)，電解液超快離子通道，實(shí)現(xiàn)了電芯內(nèi)阻降低15%，功率性能提升了5%，循環(huán)壽命提升26%，完全超越了目前客戶(hù)對(duì)產(chǎn)品的期望和要求。對(duì)應(yīng)的電池系統(tǒng)也在今年6月份正式量產(chǎn)交付，采用了LCTP2.0的技術(shù)，可以做到相鄰電芯不失控，相應(yīng)冷卻速度達(dá)到1.5分鐘，體積利用率提升了10%，模態(tài)提升了50%以上。

高比能量電池

蜂巢能源自主研發(fā)的高鎳加硅高比能三元方形電池，能量密度超過(guò)260wh/kg，處于行業(yè)領(lǐng)先水平，打破了日韓企業(yè)技術(shù)壁壘，實(shí)現(xiàn)了關(guān)鍵核心技術(shù)的自主掌握，已給長(zhǎng)城汽車(chē)、吉利汽車(chē)、法國(guó)PSA、光束汽車(chē)等公司批量供貨。

蜂巢能源推出的納米網(wǎng)硅負(fù)極材料，通過(guò)直接在硅顆粒表面進(jìn)行碳包覆的方式，實(shí)現(xiàn)了硅材料膨脹的自約束，不僅是實(shí)現(xiàn)了高容量和高首效，還兼顧了長(zhǎng)壽命和快充特性，配合中、高鎳正極可實(shí)現(xiàn)320Wh/kg～350Wh/kg的高能量密度，在高比能電池中有著廣泛的應(yīng)用前景。

PHEV專(zhuān)用電池

蜂巢能源在第一代短刀電池中就推出了專(zhuān)注PHEV的L400產(chǎn)品，是蜂巢能源在2021年和客戶(hù)一起，敏銳地觀(guān)察到電動(dòng)車(chē)用戶(hù)始終對(duì)電車(chē)?yán)m(xù)航存在一定的焦慮，得出了原本被視為過(guò)渡產(chǎn)品的PHEV車(chē)型，將和BEV車(chē)型長(zhǎng)期持續(xù)存在的結(jié)論而開(kāi)發(fā)的。

蜂巢能源在PHEV領(lǐng)域電池的布局，目前是行業(yè)內(nèi)最完整、最全面、量產(chǎn)時(shí)間最早的。PHEV專(zhuān)用產(chǎn)品經(jīng)過(guò)2年的發(fā)展，已經(jīng)從純電續(xù)航50、100、150到200公里完成全生態(tài)布局。兩款主力電芯產(chǎn)品分別為60Ah和90Ah，這兩款電芯長(zhǎng)度、厚度、材料體系完全一致，只是在高度上為了適配不同底盤(pán)、離地間隙的轎車(chē)與SUV而做了區(qū)分，PACK后能量密度做到了177Wh/kg，目前行業(yè)領(lǐng)先。

電池安全

在2020年蜂巢能源首次電池日上，蜂巢能源首次對(duì)外發(fā)布了熱失控系統(tǒng)性解決方案——冷蜂，通過(guò)材料、電芯、電池包、監(jiān)控系統(tǒng)四大層級(jí)的原創(chuàng)技術(shù)徹底解決電池系統(tǒng)的熱失控問(wèn)題。

蜂巢在此基礎(chǔ)上再接再厲，于去年12月份的第三次電池日上發(fā)布了龍鱗甲的概念，并于今年4月18日的上海車(chē)展上首次正式亮相。龍鱗甲出發(fā)點(diǎn)來(lái)源于蜂巢能源對(duì)安全的極致追求，PACK系統(tǒng)想要做到不熱失控，首先得做到相鄰電芯不熱蔓延。基于此根本訴求，蜂巢工程師們分析了以往BV測(cè)試中所有數(shù)據(jù)，總結(jié)發(fā)現(xiàn)出要想做到這點(diǎn)，第一靶向電芯失控后的溫度必須可以快速的、有序排除到電池包之外，避免溫度傳到相鄰電芯產(chǎn)生連鎖反應(yīng)。

分析過(guò)往實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，單顆電芯溫度一旦出現(xiàn)失控，很容易出現(xiàn)短路，電芯失控噴發(fā)的導(dǎo)電物質(zhì)很容易產(chǎn)生拉弧反應(yīng)，導(dǎo)致整包產(chǎn)生連鎖反應(yīng)。為了控制連鎖反應(yīng)和有效的泄壓，傳統(tǒng)的電池安全系統(tǒng)是增加各種防護(hù)和排氣空間，來(lái)避免熱失控，但代價(jià)是設(shè)計(jì)復(fù)雜，重量增加。

為此，龍鱗甲采用了先進(jìn)的“熱電分離”技術(shù)。綜合考慮“熱”、“電”的因素，通過(guò)獨(dú)立區(qū)分熱失控泄壓區(qū)與電源傳送區(qū)，大幅降低熱失控時(shí)內(nèi)部高壓拉弧、打火的失效概率，結(jié)合電芯防爆設(shè)計(jì)，有效降低了對(duì)排氣空間的要求，可以更加有序、定向的排氣，排氣時(shí)長(zhǎng)縮短75%以上，循環(huán)壽命做到兩千五百次以上，熱失控實(shí)驗(yàn)和傳統(tǒng)電芯相比降低了35%的最高溫度，真正實(shí)現(xiàn)了電池“無(wú)熱失控蔓延”和76%(三元鋰)行業(yè)最高成組效率。

蜂巢能源與清華大學(xué)聯(lián)合研發(fā)的鋰電池大數(shù)據(jù)預(yù)警監(jiān)控系統(tǒng)，是中國(guó)唯一一個(gè)獲得汽車(chē)工業(yè)科技進(jìn)步獎(jiǎng)的電池預(yù)警系統(tǒng)，核心軟件算法和機(jī)理模型均處于行業(yè)領(lǐng)先水平。

電池控制系統(tǒng)及結(jié)構(gòu)

蜂巢能源在PACK領(lǐng)域的創(chuàng)新最典型的代表就是“龍鱗甲”，其實(shí)就是一個(gè)電池組結(jié)構(gòu)性的創(chuàng)新和系統(tǒng)上的創(chuàng)新，蜂巢能源作為一家最懂汽車(chē)的電池公司，在系統(tǒng)集成和PACK領(lǐng)域深耕多年，對(duì)結(jié)構(gòu)領(lǐng)域、系統(tǒng)領(lǐng)域的創(chuàng)新速度，創(chuàng)新的結(jié)果，是有目共睹的，成績(jī)是斐然的。在能量密度方面，電芯層面采用了更高能量密度磷酸鐵鋰電芯；系統(tǒng)層面，提升結(jié)構(gòu)件集成度。通過(guò)技術(shù)優(yōu)化，采用磷酸鐵鋰電芯的龍鱗甲電池系統(tǒng)體積成組效率大幅提升至76%，續(xù)航超過(guò)800公里，采用高錳鐵鎳電芯超過(guò)900公里，采用三元電芯則超過(guò)1000公里。同時(shí)使用三合一設(shè)計(jì)，兼容CTC/CTB，可適配A00~C級(jí)車(chē)。對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品將于今年12月份搭載客戶(hù)車(chē)型，正式批量生產(chǎn)。

電芯結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，蜂巢能源在2019年4月的上海車(chē)展上全球第一家展示了長(zhǎng)薄型短刀疊片電芯實(shí)物，以高安全性和高成組效率，已經(jīng)成為電池行業(yè)新的趨勢(shì)，引領(lǐng)行業(yè)從歐洲定義的VDA、MEB型號(hào)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)化到了“短刀”型號(hào)，即將在2023年四季度配套歐洲豪華品牌面向全球銷(xiāo)售。在儲(chǔ)能領(lǐng)域，同樣帶來(lái)零部件減少15%以上，體積利用率提升10%以上，與安全的大幅提升。蜂巢能源更是在2022年作為牽頭單位，聯(lián)同中國(guó)汽車(chē)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟、中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)等單位，共同發(fā)布《電動(dòng)車(chē)用高速疊片動(dòng)力電池白皮書(shū)2.0》。根據(jù)筆者與鋰電設(shè)備廠(chǎng)家交流，大部分在手訂單是長(zhǎng)薄型疊片電芯裝備，側(cè)面證明了這是電池結(jié)構(gòu)趨勢(shì)，蜂巢走在了前面。

高效智造技術(shù)

蜂巢能源第一代疊片技術(shù)的效率是0.6秒/片，第二代0.45/片，而第三代“飛疊”技術(shù)效率已經(jīng)持平卷繞工藝，達(dá)到0.125秒/片的效率，實(shí)現(xiàn)了全球疊片技術(shù)最高制造效率，并降低了50%的投資，已在鹽城、南京基地量產(chǎn)，打破了韓國(guó)企業(yè)在該領(lǐng)域的技術(shù)壟斷。

自主研發(fā)電芯極片翻折檢測(cè)、焊接缺陷檢測(cè)、外觀(guān)六面檢測(cè)、K值動(dòng)態(tài)篩查等9種AI與大數(shù)據(jù)檢測(cè)算法，突破行業(yè)難題，AI視覺(jué)缺陷檢出率接近100%，處于行業(yè)領(lǐng)先水平。

固態(tài)電池、鈉電池等

2022年7月，蜂巢能源全固態(tài)電池實(shí)驗(yàn)室研發(fā)出國(guó)內(nèi)首批20Ah級(jí)硫化物體系全固態(tài)原型電芯。該系列電芯能量密度達(dá)350-400Wh/kg，現(xiàn)已順利通過(guò)針刺、200℃熱箱等實(shí)驗(yàn)，一旦量產(chǎn)應(yīng)用，電動(dòng)車(chē)可實(shí)現(xiàn)續(xù)航里程1000公里以上，處于行業(yè)領(lǐng)先水平。

2022年12月，蜂巢能源宣布第一代鈉離子電池原型樣件已經(jīng)完成開(kāi)發(fā)，能量密度110Wh/kg。

除了第一代鈉離子電池原型外，蜂巢能源第二代鈉離子電池產(chǎn)品正在開(kāi)發(fā)，2023年一季度完成設(shè)計(jì)定型，能量密度為135Wh/kg；2023四季度計(jì)劃完成能量密度160Wh/kg的鈉離子電池開(kāi)發(fā)，預(yù)計(jì)循環(huán)壽命超過(guò)2000周。

最后

隨著全球能源轉(zhuǎn)型的加速和環(huán)境保護(hù)意識(shí)的提高，新能源汽車(chē)逐漸成為市場(chǎng)的主流趨勢(shì)。據(jù)乘聯(lián)會(huì)數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)2023年中國(guó)新能源乘用車(chē)銷(xiāo)量為850萬(wàn)輛，年度新能源車(chē)滲透率有望達(dá)到36%。這些成績(jī)的取得是國(guó)家政策正確引領(lǐng)、行業(yè)共同努力的結(jié)果，更是中國(guó)企業(yè)在材料、結(jié)構(gòu)、工藝等方面持續(xù)創(chuàng)新迭代，技術(shù)力和產(chǎn)品力得到了消費(fèi)者的認(rèn)可。

從蜂巢能源快速發(fā)展的五年來(lái)看，得益于持續(xù)的研發(fā)投入，得益于一直積極踐行“以客戶(hù)為中心，以?shī)^斗者為本，以創(chuàng)新為根，贏(yíng)在協(xié)同”的核心價(jià)值觀(guān)，一直以“因創(chuàng)新而前進(jìn)”的企業(yè)精神在產(chǎn)品和技術(shù)領(lǐng)域持續(xù)地創(chuàng)新。

(本文作者顧國(guó)洪為工信部江蘇大學(xué)新能源汽車(chē)專(zhuān)精特新產(chǎn)業(yè)學(xué)院副院長(zhǎng))

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