導(dǎo)讀

11月1日在常州蜂巢能源總部，蜂巢能源發(fā)布了最新一代高速疊片技術(shù)，在疊片效率方面實(shí)現(xiàn)了顛覆性突破，達(dá)到0.125s/pcs，徹底解決了鋰電池疊片工藝最大的短板—效率問(wèn)題，并與蜂巢能源未來(lái)主力短刀電池形成最佳拍檔，互為促進(jìn)，相互成就。

蜂巢能源作為方形疊片電池的引領(lǐng)者，從成立伊始就在疊片工藝的降本增效方面做了不少工作，這次更是親自下場(chǎng)主導(dǎo)設(shè)備的研發(fā)。從效果來(lái)看，蜂巢能源做到了設(shè)備成本大幅下降，效率翻番，在技術(shù)、管理上都有創(chuàng)新。

(資料圖)

疊片，更適合下一代電池的發(fā)展方向

在鋰電池發(fā)展早期，卷繞工藝能夠滿足市場(chǎng)需求。隨著新能源汽車(chē)的發(fā)展，電池包設(shè)計(jì)正在向著長(zhǎng)薄化的方向發(fā)展，高度方向則統(tǒng)一在了100mm左右，卷繞的工藝逐漸難以滿足長(zhǎng)電池的需求。

將電芯做大之后，卷繞工藝的弊端開(kāi)始顯現(xiàn)，例如極片上涂層材料不可避免受到較大的彎曲變形，從而導(dǎo)致折彎處形成掉料和死區(qū)；卷繞過(guò)程中，極片和隔膜所受拉力容易不均勻產(chǎn)生褶皺和對(duì)齊度不良等等。

“化卷成疊”將成為動(dòng)力電池生產(chǎn)工藝的重要特征，動(dòng)力電池邁向疊時(shí)代是大勢(shì)所趨。卷繞工藝在經(jīng)歷多年發(fā)展后遇到了很大的瓶頸，疊片工藝則擁有很大的先天優(yōu)勢(shì)，比如空間利用率提升帶來(lái)的能量密度提升、穩(wěn)定性工藝性兼容性更好、極耳數(shù)量多一倍帶來(lái)更好的功率性能等，所以疊片工藝是非常有前途的。

數(shù)據(jù)顯示，疊片工藝的電池能量密度比卷繞工藝的電池高出5%，排氣壓力方面，疊片在13-20kPa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于卷繞的2-3kPa，變形和膨脹力方面，疊片工藝也更加穩(wěn)定，有望成為新一代主流的電池工藝技術(shù)。

這為疊片工藝應(yīng)用打下了基礎(chǔ)。優(yōu)勢(shì)多，但疊片工藝的缺點(diǎn)也不少。例如，一直備受詬病的效率低下，占地面積大、設(shè)備成本投入高，并且良品率相較卷繞低等問(wèn)題。

設(shè)備成本和良品率都會(huì)隨著技術(shù)成熟而逐漸解決，但是效率低則成為普及和利用的最大難點(diǎn)。

疊片或卷繞是整線效率最大制約點(diǎn)也是最需要突破的點(diǎn)

一般來(lái)說(shuō)，鋰電生產(chǎn)供應(yīng)流程涵蓋前、中、后三個(gè)階段，疊片或卷繞是中段工序設(shè)備中價(jià)值占比最大的一塊。根據(jù)中銀證券的數(shù)據(jù)，鋰電生產(chǎn)線在前、中、后段工序設(shè)備在整個(gè)設(shè)備投資中占比為4:3:3，其中疊片或者卷繞設(shè)備在中端工序中的價(jià)值占比達(dá)到70%左右。疊片工藝也是整個(gè)生產(chǎn)工序中的瓶頸環(huán)節(jié)，效率就低在了這里。

目前來(lái)看，疊片工藝目前路線主要分為四種，主要是Z字型疊片、切疊一體、熱復(fù)合以及卷疊一體。

Z字型疊片是最常見(jiàn)的方式，優(yōu)點(diǎn)在設(shè)備成本低、毛刺小，缺點(diǎn)就是隔膜容易變形、堆疊效率低(0.45-0.6s/pcs/工位)。

切疊一體則是在Z字型疊片的基礎(chǔ)上改進(jìn)，通過(guò)切片機(jī)與疊片機(jī)的集成，減少上下料、轉(zhuǎn)運(yùn)工序、減少磕碰，提高良率。這兩種對(duì)優(yōu)缺點(diǎn)相同，都是有可能對(duì)隔膜造成損傷。

切疊一體機(jī)的單位成本已經(jīng)稍低于傳統(tǒng)的切片機(jī)加Z字型疊片機(jī)，但是稼動(dòng)率有所降低，在80%左右。

卷疊一體機(jī)的數(shù)據(jù)相對(duì)較少，是LG的專(zhuān)利，主要應(yīng)用與3C電池的制造，動(dòng)力電池已經(jīng)鮮有應(yīng)用。

目前較為先進(jìn)的是熱復(fù)合疊片工藝，效率再次大幅提升，理論效率可以做到0.125s/pcs，但是實(shí)際達(dá)成率并不理想，同時(shí)成本也大幅提升，達(dá)到了600-800萬(wàn)元。

蜂巢能源想要的更多，希望成本低、效率高，同時(shí)設(shè)備供應(yīng)還要快，以保證其產(chǎn)能擴(kuò)張速度。蜂巢最新研發(fā)出的設(shè)備集成了熱復(fù)合、多片疊等多種技術(shù)，可以做到效率高于0.125S/pcs，成本500-700萬(wàn)元，設(shè)備稼動(dòng)率高于95%，徹底解決隔膜褶皺隱患，并做到在線的極片、隔膜缺陷100%全檢。

蜂巢能源通過(guò)完全自主的研發(fā)，并充分結(jié)合供應(yīng)商的大規(guī)模制造能力，從易拉罐生產(chǎn)線找到靈感，將原來(lái)“一個(gè)流”的設(shè)備理念轉(zhuǎn)變?yōu)榕刻幚淼睦砟?，?shí)現(xiàn)一臺(tái)設(shè)備上多片同時(shí)切、同時(shí)疊，在單機(jī)設(shè)備成本幾乎不變的情況下，效率提升一倍，實(shí)現(xiàn)了更簡(jiǎn)單機(jī)構(gòu)的高效產(chǎn)出，大大提升了單機(jī)效率的天花板。

蜂巢能源通過(guò)對(duì)中端核心工序的創(chuàng)新，將核心的卡脖子工序解決，實(shí)現(xiàn)了整條生產(chǎn)線的效率翻番，極具性?xún)r(jià)比。

而基于高速疊片工藝制成的短刀疊片電池，在空間效率和安全性上更有優(yōu)勢(shì)，將有望成為電動(dòng)汽車(chē)規(guī)?；l(fā)展的主流需求產(chǎn)品。高速疊片工藝結(jié)合蜂巢能源主推的短刀電池這種圍繞電芯卷芯利用最大化的技術(shù)，更能突顯出疊片工藝帶來(lái)的電池性能提升，實(shí)現(xiàn)串并聯(lián)方案靈活變化，以高標(biāo)準(zhǔn)化、高成組效率、靈活性的特點(diǎn)最大化提升電池包能量密度。

蜂巢高速疊片機(jī)的技術(shù)突破

1. 短刀電池最適合的就是疊片工藝，疊片的瓶頸就是效率，因此集中優(yōu)勢(shì)資源突破效率問(wèn)題是大勢(shì)所趨，也是必須達(dá)成的目標(biāo)。高速疊片機(jī)完成后，效率已經(jīng)與卷繞工藝持平，達(dá)到每片0.125秒的效率，短刀電池的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和制造成本更加明顯。

2. 從易拉罐生產(chǎn)線得到靈感，把原來(lái)“一個(gè)流”的設(shè)備理念轉(zhuǎn)變?yōu)榕刻幚淼睦砟?，?shí)現(xiàn)一臺(tái)設(shè)備上多片同時(shí)切、同時(shí)疊，實(shí)現(xiàn)了更簡(jiǎn)單機(jī)構(gòu)的高效產(chǎn)出，單機(jī)設(shè)備成本幾乎不變的情況下，效率提升一倍。同時(shí)在類(lèi)似的平臺(tái)上可以實(shí)現(xiàn)更高的效率，大大提升了單機(jī)效率天花板。

3. 引入跨行業(yè)技術(shù)，從造紙業(yè)、飲料業(yè)等設(shè)備吸收靈感，再結(jié)合現(xiàn)有量產(chǎn)的疊片技術(shù)與機(jī)構(gòu)，充分融合，大部分小機(jī)構(gòu)并不是完全創(chuàng)新的，但是組合在一起就形成了組合創(chuàng)新方案。

4. 圍繞整機(jī)方案，在制袋、裁斷、熱壓、疊片等核心工序的設(shè)備與產(chǎn)品申請(qǐng)了大量專(zhuān)利，形成高速疊片的專(zhuān)利攻防體系，建立護(hù)城河。

開(kāi)放融合式創(chuàng)新是蜂巢疊片再提速的思想源泉

1. 實(shí)現(xiàn)正向開(kāi)發(fā)與逆向開(kāi)發(fā)的結(jié)合，大部分開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)來(lái)自行業(yè)外，通過(guò)充分的頭腦風(fēng)暴行成初步方案，然后再逆向從現(xiàn)有設(shè)備的問(wèn)題出發(fā)，最終形成方案。

2. 完全從產(chǎn)線經(jīng)濟(jì)性和產(chǎn)品成本出發(fā)，為設(shè)備開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)設(shè)定一個(gè)成本合理但是技術(shù)幾乎不可行的目標(biāo)，倒逼團(tuán)隊(duì)不破不立，無(wú)法在現(xiàn)有設(shè)備和技術(shù)基礎(chǔ)上做簡(jiǎn)單延展和工位堆積，必須依靠創(chuàng)新方案才能實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。謀乎其上，得乎其中。

3. 開(kāi)發(fā)新的商務(wù)模式，自己設(shè)計(jì)全套圖紙和程序，同時(shí)引入行業(yè)外有強(qiáng)大非標(biāo)設(shè)備實(shí)力的供應(yīng)商代工，做到技術(shù)保密的同時(shí)大幅降低采購(gòu)成本，也培養(yǎng)了粘性更強(qiáng)的合作伙伴。

有意思的是，蜂巢能源沒(méi)有僅通過(guò)鋰電設(shè)備生產(chǎn)商來(lái)完成這一開(kāi)發(fā)工作，而是還與很多業(yè)外企業(yè)通力合作。例如，3C行業(yè)的設(shè)備企業(yè)、飲料行業(yè)的設(shè)備企業(yè)等。

在筆者看來(lái)，蜂巢能源的這一策略非常好，一舉解決了效率、成本問(wèn)題，同時(shí)扶植起了自己的設(shè)備供應(yīng)商。

要知道，這兩年鋰電池生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)能擴(kuò)張十分迅速，頭部和主流的設(shè)備生產(chǎn)商的訂單已經(jīng)供不應(yīng)求。以先導(dǎo)智能為例，它在2021年年報(bào)中指出，2022年鋰電池?cái)U(kuò)張將繼續(xù)增加，鋰電設(shè)備行業(yè)訂單進(jìn)一步增加，產(chǎn)能將保持較為緊張的態(tài)勢(shì)。這就讓訂單飽滿的頭部企業(yè)，很難進(jìn)一步拿出余力幫助電池企業(yè)優(yōu)化產(chǎn)品和開(kāi)發(fā)新技術(shù)。鋰電池生產(chǎn)設(shè)備是專(zhuān)業(yè)自動(dòng)化設(shè)備制造設(shè)備，產(chǎn)品之間差異較大，需要根據(jù)客戶的特定需求進(jìn)行個(gè)性化設(shè)計(jì)、定制。因此設(shè)備商必須充分了解客戶的生產(chǎn)工藝和相關(guān)生產(chǎn)設(shè)備的技術(shù)參數(shù)及自動(dòng)化要求。從立項(xiàng)、項(xiàng)目管理、研發(fā)、設(shè)計(jì)、試驗(yàn)、工藝開(kāi)發(fā)在內(nèi)的多項(xiàng)工作，必須落實(shí)節(jié)點(diǎn)，才有可能完成電池企業(yè)的需求。

對(duì)于蜂巢能源來(lái)說(shuō)，產(chǎn)能擴(kuò)張是有窗口期的，時(shí)間意味著所有。此時(shí)與行業(yè)外的企業(yè)合作，不僅能帶來(lái)新的知識(shí)和靈感，而且主觀能動(dòng)性強(qiáng)、配合度高，效率自然也高。此外，作為借由蜂巢能源進(jìn)入到鋰電設(shè)備行業(yè)的企業(yè)，其對(duì)蜂巢能源的依賴(lài)度高，研發(fā)成本自然就低。

深入到上游設(shè)備領(lǐng)域的蜂巢能源，也圍繞核心機(jī)構(gòu)、整機(jī)方案、疊片工藝等申請(qǐng)了大量專(zhuān)利，建立護(hù)城河。同時(shí)蜂巢能源成立子公司章魚(yú)博士智能技術(shù)(上海)有限公司，針對(duì)核心軟硬件和生產(chǎn)線底層的工業(yè)OS系統(tǒng)做了更加深入的研發(fā)，與集成商配合，逐步推進(jìn)生產(chǎn)線真正的標(biāo)準(zhǔn)化和智能化。

這些爭(zhēng)取來(lái)的時(shí)間、成本、規(guī)模和技術(shù)，都會(huì)迅速轉(zhuǎn)化為自身的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。這對(duì)蜂巢能源來(lái)說(shuō)是極其劃算的事情。

不破不立，管理層大膽創(chuàng)新

蜂巢能源自2016年成立起，就堅(jiān)定了疊片鋁殼動(dòng)力電池發(fā)展方向，聘請(qǐng)了國(guó)內(nèi)外資深疊片設(shè)備與工藝專(zhuān)家，迅速實(shí)現(xiàn)了高速疊片工藝電池量產(chǎn)。

根據(jù)蜂巢官網(wǎng)，疊片速度從2019年的0.6s/pcs提升到2020年的0.45s/pcs，現(xiàn)在進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了0.125s/pcs的超高速疊片工藝，疊片效率的提升是取代卷繞工藝的關(guān)鍵。該技術(shù)創(chuàng)新讓蜂巢能源一舉進(jìn)入疊片技術(shù)的全球領(lǐng)先水平。

蜂巢能源是電池生產(chǎn)企業(yè)，畢竟不是專(zhuān)業(yè)的鋰電設(shè)備商，向上游進(jìn)入到設(shè)備行業(yè)意味著較大的投資、從零開(kāi)始的艱辛，甚至完全失敗的可能性。

作為電池領(lǐng)域的新勢(shì)力企業(yè)，或許最不缺的就是勇氣，從零開(kāi)始的蜂巢能源沒(méi)給自己手下留情。在設(shè)計(jì)方案之初，就定下了一個(gè)幾乎不可能完成的目標(biāo)。

蜂巢能源設(shè)備開(kāi)發(fā)的負(fù)責(zé)人告訴筆者，這個(gè)目標(biāo)就成本合理，但技術(shù)幾乎不可行。“目的就是倒逼團(tuán)隊(duì)不破不立，無(wú)法在現(xiàn)有設(shè)備和技術(shù)基礎(chǔ)上做簡(jiǎn)單延展和工位堆積，必須依靠創(chuàng)新方案才能實(shí)現(xiàn)。”

為什么蜂巢能源能做到？回顧這段歷程，蜂巢能源董事長(zhǎng)兼CEO楊紅新總結(jié)了三個(gè)經(jīng)驗(yàn)：第一，戰(zhàn)略要清晰；第二，投入節(jié)奏要把握?。坏谌?，就是不能給自己留退路。

“動(dòng)力電池你不破釜沉舟是做不成的，因?yàn)槭强缃?，從汽?chē)行業(yè)跨界到電池行業(yè)還是有很大的差別。”楊紅新說(shuō)，而且一旦戰(zhàn)略清晰，目標(biāo)確定，就要大膽投入。

從結(jié)果看，這一切付出都是值得的。

“化卷為疊”成趨勢(shì)

在疊片工藝效率達(dá)到甚至超越卷繞工藝后，傳統(tǒng)電池巨頭也會(huì)關(guān)注到這“化卷成疊”的趨勢(shì)，但主動(dòng)投資意愿不強(qiáng)。這些規(guī)模龐大的企業(yè)，普遍在行業(yè)耕耘多年，保持著固有的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和龐大的固有資產(chǎn)，這將成為他們投身新產(chǎn)業(yè)革命的巨大包袱。正如大眾福特們不到萬(wàn)不得已不愿轉(zhuǎn)身新能源汽車(chē)一樣，他們?cè)趥鹘y(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域有著太多的成本、專(zhuān)利、地位不愿放棄。而蜂巢能源這樣的鋰電新勢(shì)力直接站在巨人肩上登高望遠(yuǎn)，輕松上陣，以最新理念、最高標(biāo)準(zhǔn)直接殺入，甚至直接開(kāi)創(chuàng)一個(gè)時(shí)代。

此外，采用疊片工藝的鋰電新勢(shì)力均有較大規(guī)模擴(kuò)產(chǎn)規(guī)劃，將帶動(dòng)疊片設(shè)備需求，蜂巢能源也可以采用授權(quán)專(zhuān)利方式獲利。

最后

在新能源產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的當(dāng)下，動(dòng)力電池行業(yè)面臨品質(zhì)安全、降本增效、產(chǎn)能交付等諸多挑戰(zhàn)。這次高速疊片與短刀形成最佳拍檔的方式，將加快蜂巢能源向前奔跑的速度。在“因創(chuàng)新而前進(jìn)”的企業(yè)精神指引下，不排除后續(xù)蜂巢能源還會(huì)對(duì)鋰電池生產(chǎn)組織方式做更大的創(chuàng)新。

10月25日，章魚(yú)博士基地在上海嘉定落成，蜂巢能源董事長(zhǎng)兼CEO楊紅新對(duì)外表示：作為一家以創(chuàng)新為基因的動(dòng)力電池企業(yè)，蜂巢能源將積極擁抱變革，向著全球領(lǐng)先的能源互聯(lián)科技企業(yè)快速前進(jìn)。（本文作者系吉林大學(xué)青島汽車(chē)研究院副院長(zhǎng)、《電車(chē)商業(yè)研究》創(chuàng)始人顧國(guó)洪）

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