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三元锂电池我懂,四元锂电池是什么鬼?新投产的蜂巢能源金坛工厂告诉你!

2019-11-28 07:28

来自 :电动邦

作者 :驱逐舰岛风号

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说起来这已经是我第三次参加蜂巢新能源的活动了,在见识到了 9DCT 和 50% 热效率的发动机;参观了保定的蜂巢能源工厂之后,我又来到了常州,参加蜂巢能源的金坛车规级动力电池 AI 工厂的开工仪式。

■ 车规级?AI ?什么意思?

先来简单了解下这座工厂:蜂巢能源位于金坛的工厂建筑面积 54 万平方米,投资 80 亿元,产值达超 130 亿元,分三期建设,总产能规划 18 GWh。本次投产的一期项目规划产能 4 GWh,二期项目规划产能 8 GWh,预计 2020 年年底投产,随后将进行三期 6 GWh 产能的建设。

而蜂巢能源拥有汽车动力电池材料、电芯、模组、PACK、BMS、大容量储能系统及太阳能研发和制造的能力,未来不光会为自家欧拉、长城、WEY 、炮品牌提供动力,还会涉及国产汽车企业及欧美市场和高端 OEM(俗称代工)配套体系。按照这个目标,未来金坛工厂的地位不言而喻。

看到这个工厂的“Title?#20445;?#21487;能大?#19968;?#22909;奇“车规级”和“AI”到底体现在什么方面,?#28909;?#20320;是个电动车电池工厂,难不成还要自降身份做消费级的产品?

其实我们大可以把“车规级”理解为一个更高更强的标准体系,毕竟一辆电动车所需要的电池是传统消费电子电池 200 倍以上,使用的温度和环境也大不相同,所以需要高一致性,低容错率,高性能,高安全性,高可靠性等特殊特性的电池。蜂巢能源的目的是把车用锂电池的标准竖起来,与消费级工艺和标准拉开距离,让消费者用上更安心的产品。

至于“AI?#20445;?#26356;多的是体现在智能化的质量检测上,传统消费类电池的生产仅在部分工序使用 AI 技术,采用 MES 系统管控,管控因子一般在 1500 个左右,而蜂巢能源应用 AI 智能技术,形成了更加完备的制?#22871;?#28335;系?#24120;?#36890;过人、机、料、法、环、测、时间等 7 维制程管控,实现过?#22363;?#36807; 2500 个因子的监控,并可追溯到单电芯每个制程的过程数据,利用 AI 智能寻找最佳参数,从而降低故障率,提高设备稼动率,?#21448;?#31243;因素方面降低电芯安全失效的风险。

■ 一张图了解电池工艺步骤

这张工厂车间平面图虽然看起来花里胡哨的,但其实非常清晰地表明了电池生产的步骤,前部分是电芯的生产过程,后部分是电芯的组装。

由于这部分内容我在之前的文章有详细的介绍,这里就不多说了,总之做电芯就是做虎皮蛋糕,想多了解的可以点这里回顾一下。

■ 有哪些产品?

目前欧拉 R1 和明年?#26009;?#30340; R2、WEY P8、WEY VV7 家族、电动版炮皮卡等产品?#21152;?#30340;是蜂巢能源的电池,未来据说光束汽车的电池?#19981;?#30001;蜂巢能源来提供。

虽说自家产品用的是方块电池,但蜂巢能源的目标毕竟是星辰大海,对于市面?#29616;?#27969;的软包电池也有布局,并且对于各种能量密度、容量的电池?#21152;?#25152;准备。

▲ 图片拍摄效果较差,请见谅

■ 四元电池、无钴电池和叠片

比起智能化的工厂,蜂巢新能源给我感触最深的还是他们对未来的规划,这是我在其他车企的活动上很少看见的。

总的来说,蜂巢能源的未来围绕着四元电池、无钴电池和叠片工艺稳步前行。

相信我不用再给大家解释什么是三元电池,不过四元电池还是要解释一下的,NCMA 四元材料的做法,是在高镍三元的基础上增加铝元素,同?#22791;?#21464;石墨负极的常规做法,增加硅碳层,使得负极?#24230;?#21644;脱出离子的能力以及在高倍率充放电时枝晶产生的概率大大降低。据介绍,相较于 NCM811 材料,四元材料动力电池的容量更高、寿命更长、安全性更好,最终呈现在动力电池上就是容量更高、寿命更长、安全性更好。相关产品蜂巢计划于 2022 年 11 月开始 SOP。

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另外是无钴电池,之前我们讲过,钴金属很贵,并且全球 66% 钴产量都出自政局不稳定的刚果(金)。并且钴元素并不参与电化学反应,所以在高镍的同?#20445;?#38477;低钴含量,是提升能量密度和降?#32479;?#26412;的好方法。

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电芯无钴化关键技术有两个,一是掺杂无未成对的电子自旋的特定元素,减弱电子超交换的现象,降低 Li/Ni 混排(关于阳离子混排,点击这里了解),提高电性能;二是掺杂 M-O 键能大的元素,减缓晶体在充放电过程的体积变化,稳定结构,提高循环寿命和安全性。无钴电池不仅能提高电性能,还能提升寿命和提高安全性,一举?#38477;謾?#26080;钴材料性能可?#28304;?#21040; NCM811 同等水平,材料成本降低 5~15%,相应带来的电芯 BOM 成本可以降低约 5%,?#19968;?#35753;材料不受战略资源影响。蜂巢能源预?#24179;?#22312;年底前完成材料开发,在2020年3月完成材料体系的进一步优化,4?#29575;?#29616;材料中试,8 月体系定型,2021 年 11 月将实现无钴电芯的 SOP。

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▲?左边表示正常的锂离子、镍离子位置,右边是发生了阳离子混排的情况

至于叠片工艺,我在之前的文章也介绍过,是类似千层饼的电芯排列方式,对比目前流行的、技术成熟的卷绕式(类似花卷),拥有能量密度高、结构稳定性好、安全性好和循环寿命长的特点。而蜂巢能源的“高速叠片”工艺,最大的优点就是快,传?#36710;?#29255;工艺效率为每片 1 s,而蜂巢的一期产线已将效率提升至单工位 0.6 s ,二期可实现 0.45 s 高速叠片,并?#19968;?#22312;开发单工位 0.25 s 的超高速叠片工艺。

■ 邦点评

此次金坛工厂开工仪式,并不是像之前我们参观保定的工厂一样,是个小而精的技术解读,要我说的开工仪式是个大而美的开始,这一个下午我们经历了两个群访+工厂参观+开工仪式,可想而知每个项目都是走马观花一笔带过。但这反倒让我对蜂巢乃至长城的未来计划有了更明确的认识,目前的欧拉剑走偏锋但反响不错,WEY 的插混车型也懂得?#21576;?#32780;为不再高高在上,光束汽车这两天刚出来喜讯,蜂巢刚成立不久就拿到了不少订单……让长城的新能源看起来和他的 SUV 一样前景辽阔,这也需要长城自己拥?#22411;?#25972;的三电技术制造和生产储备,才能更好地应对未来的发展,蜂巢能源任重而道远,不过我们相信它的实力。

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