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谁与争锋？“刀片电池”能否担当主流乘用车最佳解决方案重任？

谁与争锋？“刀片电池”能否担当主流乘用车最佳解决方案重任？
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日前 ， 比亚迪在“刀片电池出鞘·安天下”线上超级发布会上 ， 正式祭出“刀片电池”这一利器 ， 引发业内热烈讨论 。 放眼业内 ， 不难发现蜂巢能源等企业也开展有长电芯产品的研发 。 为此 ， 电池中国网编辑和蜂巢能源科技有限公司总裁杨红新做了深入交流 ， 就刀片电池的相关话题咨询了他的看法 。 以下内容即是根据访谈整理而成 。
“比亚迪的‘刀片电池’是基于电池结构、工艺和技术上的创新 ， 来提升电池包的安全性、电池容量 ， 并降低成本 ， 展示了电池技术创新的多元化方向 ， 为业界开展技术创新提供了参考 。 ”杨红新对“刀片电池”的出现从电池技术创新的角度予以了肯定 。
事实上 ， 通过此次“刀片电池”发布会 ， 大家也可以看出电池技术发展的一些趋势 。 如电芯正朝着大尺寸、长电芯方向发展 ， 预计未来车用市场 ， 长电芯将是主流；“刀片电池”采用叠片工艺 ， 而非传统的卷绕工艺 ， 使得极芯压实密度更高 ， 厚度更薄 ， 既提升了能量密度 ， 也提升了安全性 。 杨红新表示 ， “预计未来叠片工艺将成为车规级电池的主流工艺；长续航仍是整车、电池、以及消费者关注的重点 ， 比亚迪通过‘刀片工艺’来提升磷酸铁锂电池包的容量 ， 最终目的还是要提升整车的续航里程 。 ”
当然 ， “外行看热闹 ， 内行看门道” ， 仔细分析“刀片电池”技术 ， 一方面要看到该技术为业界带来的创新思考 ， 同时也应冷静看待该技术的“不足”和可提升的空间 。
电芯长度越长越好吗？
动力电池业发展至今 ， 一直追求在有限的空间内 ， 用尽量轻、尽量少的材料让移动交通工具获得更大的能量 。 “因此 ， 业内持续开展创新中的一个重要方向就是：尽量充分地利用空间 ， 在保证安全的情况下 ， 减少不产生能量的辅助零部件 ， 我们称之为‘结构创新’” 。 杨红新认为 ， 长而薄的刀片结构电芯散热性明显提高 ， 而且本身可以作为结构件 ， 叠加无模组技术 ， 可以使安全性更好、成本更低、体积能量更高 ， “预计将是未来动力电池的主流发展方向 ， 蜂巢能源也已经在这个领域进行了重点布局 。 ”
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图为蜂巢能源电芯尺寸设计演化路线
从公开的参数看 ， 比亚迪的“刀片电芯”长度预装在比亚迪自家车型“汉”上的“刀片” ， 可谓量身定制 。 但比亚迪汉是C级车 ， 这种长刀片电芯是否适合市场上其他级别主销品牌的整车呢？
“产品灵活适配性是衡量一个产品发展前景的重要指标 ， 从节约行业资源的角度上讲 ， 适配性高的零部件可以扩大单品的生产规模 ， 减少浪费 ， 从而整体上降低成本 。 ”杨红新认为 ， 目前 ， 通用标准模组的底层逻辑正是如此 。 各个品牌的车上都用同一规格的355模组或者590模组 ， 使单一型号能够达到工业化规模生产 ， 从而降低成本 。
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图1-1
通过对当前市场上的主销车型宽度进行分析 ， 如1-1图所示 ， 主流的A0-A级 ， 以及B级以上的平台适用于长度1150mm-1300mm的长电芯 ， 但如果都按照比亚迪“汉”所标配的1m或1m以上长度做电芯 ， 势必会顾此失彼 ， 结果便是某款车可能匹配较好 ， 另外一些就装不下 ， 或者空间不能得到有效利用 ， 这就违背了提高空间利用率的初衷 。 “也就是说 ， 过长的尺寸会降低对市场主流乘用车的适配性和灵活性 ， 从整车角度来看 ， 我们仍然需要为其找到一个‘合适的’标准 ， 这一点很重要 。 ”杨红新表示 。
那么 ， 为什么说这个“合适的”标准很重要呢？一方面可以规模化量产 ， 降低成本；另一方面可以满足多种主流车型的需求 ， 降低新车在设计、研发上的难度 ， 利于整个电动汽车产业的发展 。
事实上 ， 在研发长电芯尺寸上 ， 国内已经有不少电池企业在这方面进行尝试并取得积极进展 。
从1-1图中可以看到 ， 600mm左右的尺寸或者2*600mm左右的尺寸 ， 似乎可以满足大部分车型的需求 。 也和之前使用590模组的平台具有很好的兼容切换性 ， 主机厂可以不做额外的修改和变更 。 既节约成本 ， 响应速度又快 。
杨红新表示 ， “蜂巢能源正是基于这种设计思路 ， 我们开发了长叠片L6电芯 ， L代表Longcell,6代表600mm左右的长度 。 这款产品L6规格的电芯具有两种排布方式 ， 可以覆盖到市场上主销的80%的车型 。 ”
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蜂巢能源6规格电芯排布1
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蜂巢能源6规格电芯排布2
杨红新认为 ， 从布置灵活性、车型适配性、与传统590模组通用性、可制造性等方面 ， 600mm左右长度的L6电芯 ， 匹配度更高 ， 可以覆盖从A0到D级车的需求 ， 可以说是结合市场主流车型的需求确定的相对最合适的长度 。 早在2019年4月的上海国际车展上 ， 蜂巢能源首次亮相就展示了这款L6产品 。
“叠片工艺”将是动力电池主流方向吗？
在汽车应用的场景下 ， 动力电池是几百只串并联地使用 ， 质量一致性、性能、安全比效率更重要 ， 对制造工艺要求极为严苛 。 事实上 ， 近年来不断发生的新能源汽车安全事故 ， 源头也多在电池制造这块 。 而深究其原因 ， 杨红新认为这也是与电动汽车发展之初 ， 动力电池多是由3C消费类电池直接承袭过来有关 。 传统3C电池制造主要采用卷绕工艺 ， 但是从车用场景来看 ， “在当前及下一代动力电池的技术路线图下 ， 与导热和导电均匀、高生产速度、低成本等完美结合的新一代叠片技术将是重点发展方向 。 ”
此次比亚迪发布的“刀片电池” ， 其创新和量产的重要支撑正是其重庆工厂采用的叠片工艺产线 。
叠片工艺天然就是为长电芯制造而生的 ， 在长电芯的制造过程中 ， 叠片工艺比卷绕工艺更有优势 。 对于电池新势力企业 ， 其优势就是可从高起点切入 ， 可直接采用基于未来趋势的创新工艺、创新产线和创新结构 。 蜂巢能源自2018年进入行业就一直倡导动力电池“从‘卷时代’迈入‘叠时代’”也正是如此 。
值得注意的是 ， 电芯越长 ， 其在生产过程中的对齐度、效率、良品率等都将受到影响 ， 这对很多企业都是较大的挑战 。 蜂巢能源对此做了深入研究 ， 推出的长电芯L6可谓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 ， 而且在良率控制和大规模工业化量产方面优势明显 。 杨红新表示 ， “目前 ， 蜂巢能源已经顺利投产的车规级AI智能工厂一期项目 ， 已经成熟掌握了全球领先的高速叠片工艺技术 ， 已经可以实现L6电芯的高效率大批量生产 。 ”
磷酸铁锂能动摇三元电池在乘用车的地位吗？
【谁与争锋？“刀片电池”能否担当主流乘用车最佳解决方案重任？】“刀片电池”发布会上 ， 比亚迪董事长王传福表示 ， 比亚迪刀片电池将改变行业对三元电池的依赖 ， 将动力电池的技术路线回归正道 。 作出此判断是基于“刀片磷酸铁锂电池”可以实现乘用车600km的续航 ， 且更安全 。
杨红新认为 ， 比亚迪通过刀片结构设计 ， 大幅提升电池包整体体积利用率 ， 使得电池包的容量大幅提升 ， 进而使得续航里程也随之提升 。 事实上 ， 动力电池业的创新从本质上是为提升体积能量密度和质量能量密度 。 其中材料创新是最基础最重要的 ， 即在有限的电芯壳体内装入更多的活性材料 ， “所以动力电池业一路走来 ， 从磷酸铁锂到NCM111、NCM523、NCM811…… ， 在持续减少钴含量降低成本的同时 ， 也在不断提升能量密度 ， 持续进化 。 ”
磷酸铁锂材料相较于三元材料 ， 质量能量密度仍有“短板” 。 杨红新表示 ， “刀片电池与现有尺寸的铁锂电池相比 ， 是一种结构和制造工艺的创新 ， 但铁锂材料能量密度相对较低的‘瓶颈’还需要突破 。 当消费者、整车、电池企业在追求700km、800km甚至更长续航里程的时候 ， 磷酸铁锂仅通过电池包结构创新难度仍然较大 。 ”
此外 ， 也有业内人士认为比亚迪汉是C级车 ， 可为其电池包提供足够大的空间 ， 装配刀片铁锂后 ， 续航能达到600Km 。 “而对于更多的主流A/B级乘用车 ， 电池包空间相对有限 ， 进而电芯尺寸也不能‘过长’ ， 要实现更长的续航里程 ， 还是要从质量能量密度着手 。 ”
值得一提的是 ， 比亚迪“刀片电池”是结构创新 ， 那么既然是造型差异 ， 该造型是不是在其他材料上也同样有效？“三元刀片 ， 四元刀片 ， 无钴刀片……”等只要能系统地解决安全性问题 ， 控制好材料产气等相关问题 ， 是不是也都可以有？大电芯三元、四元、乃至无钴产品都将具有更广阔的应用空间 ， 这样可以极大丰富整车多场景应用下的里程选择 ， 让主机厂有更大的选择空间 。
据了解 ， 目前蜂巢能源基于叠片L6电芯搭配不同化学体系的动力电池已经可以覆盖从450Km-850Km的市场大部分主流车型 。 比如蜂巢无钴材料和三元材料的L6电芯等 ， 就可以支持A/B级乘用车实现600Km-700Km续航 。
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图为蜂巢能源多种材料体系L6叠片电池覆盖车型
蜂巢能源2019年7月发布的无钴材料电芯 ， 目前已经完成了绝大部分的研发测试工作 。 “我们蜂巢能源推出的叠片无钴长电芯在能量密度上已经可以媲美811 ， 安全性和寿命要远超811 ， 同时成本又比目前的811低很多 ， 将是一种大有希望的新材料体系 。 ”杨红新表示 。
“比亚迪“刀片电池”的创新再一次挖掘了磷酸铁锂电池的潜力 ， 拓宽了其应用场景 。 事实上 ， 业内很多企业也在继续挖掘三元、四元、无钴等多种材料体系的价值和最佳应用场景 。 ”杨红新认为 ， 相关企业新技术、新工艺的不断涌现 ， 如蜂巢能源正在开发LCTP技术 ， 使用L6电芯叠加无模组PACK ， 产品方面 ， L6-铁锂、L6-无钴和L6-三元都在同步开发中（预计在2021年年初量产） ， 都将为电动汽车产业的发展提供更多支撑和更多完美的解决方案 。
当然 ， 市场在持续发展 ， 行业各方的探索不应止步 ， 动力电池业发展只有在开放探讨的过程中才能持续完善 ， 电池人在追求技术进步的道路上永无止境 。


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