魏建军的二次创业，蜂巢能源首发四元及无钴电池

续航里程、安全性、寿命和价格是电动汽车在与传统燃油汽车的直接战斗中必须克服的四座大山。如何通过电池领域的技术突破和产品升级快速提高产品性能，一直是原始设备制造商和动力电池供应商一直在努力的方向。作为长城控股旗下的新能源事业部，蜂巢能源自成立以来就有着明确的目标：利用方形电池的高速层压工艺和汽车级发展标准来制造动力电池，并率先将高速层压工艺创新应用于方形铝壳电池。7月9日，蜂巢能源在河北保定举行品牌战略规划及产品发布会，发布一系列适用于不同应用场景的叠层工艺动力电池产品。与此同时，该公司还发布了无钴和四元材料电池产品，并宣布将投资20亿欧元在欧洲建造一家电池工厂。

电池也可以“无钴”，作为电动汽车的三大核心电源之一。安全和成本问题是当前汽车电气化急需解决的行业痛点。安全是电动汽车发展的底线，也是消费者最关心的问题。能否降低成本，直接影响电动汽车未来能否真正与汽油车竞争。因此，在双重压力下，动力电池和产业链企业在现有材料体系的基础上不断探索新的方向。在现有的锂离子动力电池三元体系中，正极材料的成本占30%-45%。以523系统为例，钴占其中的20%。作为一种战略资源，钴的价格波动将直接影响电池芯的最终成本。在高镍体系达成共识的前提下，松下、LG、宁德时代等国际主流动力电池公司都在考虑将低钴、无钴电池作为下一代动力电池的研发方向。

蜂窝能源总经理杨洪新因此，蜂窝能源开发了基于无钴材料的电池产品。蜂巢能源总经理杨洪新介绍，无钴材料的性能可以达到与NCM811相同的水平，降低材料成本5-15%，相应的电池芯BOM成本可以降低5%左右，使材料不受战略资源的影响。无钴转化有两项关键技术。首先，在没有不成对电子自旋的情况下掺杂特定元素，削弱了电子超交换现象，减少了Li/Ni的混合，提高了电性能；

二是掺杂具有高M-O键能的元素，以减缓晶体在充放电过程中的体积变化，稳定结构，提高循环寿命和安全性。基于上述两项关键技术，蜂巢能源已经完成了研发。据悉，蜂巢能源的无钴电池芯产品已于2018年3月正式获批。掺杂技术提高了无钴材料的充放电可逆性和结构稳定性。电压平台达到3.87V，比811高0.04V。

在产品规划方面，预计年底前完成材料开发，2020年3月进一步优化材料系统，4月实现材料中试，8月完成系统定型，2021 11月实现无钴电池SOP。电动汽车对更高电池寿命的追求，平衡了能量密度和安全性，使动力电池的高镍含量成为行业共识。然而，如何在提高能量密度后平衡安全性能是目前必须解决的问题。清华大学教授、中国科学院院士欧阳明高在2019年世界新能源大会上指出，目前最紧迫的任务是如何将安全平衡点提高到300Wh/kg的能量密度。杨洪新表示，基于此，蜂巢能源率先开发出四元正极材料，并发布了世界上第一个基于该材料的四元材料电池。

据了解，蜂窝能源公司开发的四元材料是基于NCM系统掺杂Mx的。Mx掺杂增强了初级粒子之间的边界强度，从而减少了有害相变过程中微间隙的形成。使其循环性能优于NCM811材料，同时实现更好的耐热性、更少的气体产生和更高的安全性。动力电池的最终表现是更高的容量、更长的寿命和更好的安全性。蜂窝能源四元材料电池项目于2018年9月启动，将于今年年底完成材料开发。预计到2020年实现材料SOP，到2022年11月实现基于Quad Materials的细胞SOP。根据电动汽车的不同用途，蜂巢能源还开发了电池技术平台，为三大应用场景赋能，包括运营共享、短途通勤、城际出行等针对性的车型开发。

1.在运营场景中，蜂巢能源开发了86Ah电池和172Ah模块，能量密度为210Wh/kg，可确保运营车辆里程在400km以上，实现2C快速充电，充电持续时间小于30min，电池寿命超过2300次，车辆保修满足5年50万公里的要求，满足租赁网约车的日常使用场景。2.对于城市中的短途交通场景，蜂巢能源选择联合布局软包装和方形电池。软包电芯生产线是与复星集团旗下杰纬动力联合建立的，旨在打造低成本、高能量密度的三元软包56Ah电芯，能量密度高达260wh/kg。同时，它还考虑了快速充电性能，并兼容VDA标准尺寸的模块；

方形电池采用容量为104Ah的VDA双层厚度电池和622系统，循环寿命超过2000次循环。两款电池芯和模块主要针对城市短途A00车型设计，续航里程300-400公里，降低车辆能耗。目前，它们主要配备了欧拉R1和R2等车型。3.对于城际出行，蜂巢能源基于不同的产品定位进一步细分产品，并在高端PHEV车型、A级家用车和高端豪华车三个子领域开发了产品。4.在高端PHEV车型上，蜂巢能源采用51Ah PHEV电池，该模块可将插电式混合动力汽车的纯电动续航里程从50公里增加到80公里。同时，基于堆叠式电芯的超高功率特性和循环寿命，在加速、低温等方面确保了更好的用户体验。未来，该产品将与长城旗下的WEY P8等车型配对。5.对于城际出行场景中的A级家用车，蜂巢能源采用了与运营版相同尺寸的92Ah 811三元材料系统电池，可以将主流A级车型的续航里程从400公里增加到500公里，大大降低了用户的“里程焦虑”，接近传统的燃油车使用场景。6.在高端豪华车型上，蜂巢能源开发了正极811系统和负极硅/碳系统的电池单体产品，单体能量密度为265wh/kg。加上灵活的大模块，可适用于B级以上的高端豪华性能车型，续航里程可达500-600公里。此外，杨洪新介绍，为应对纯电平台化需求，蜂巢能源开发了156Ah和117Ah的标准尺寸新电池和大模块，单体能量密度为245Wh/kg。在包上，模块的使用可以根据型号轴进行调整，具有很强的可扩展性。整车可覆盖A0-D级轿车、SUV、MPV等，续航里程400-600公里。目前，该产品已开始接触国际国内主流车企，未来将实现批量供应。“叠层科技”旗下“黑科技”蜂巢能源发布的动力电池产品均基于叠层工艺开发制造。对此，杨红新表示，蜂巢能源的判断是，动力电池技术的方向将全面迎来“重叠时代”，做出这样的判断并不是蜂巢能源单个企业的独特行为。业内共识是，无论是软包装还是方形铝壳动力电池，受新能源汽车电池组设计的影响，其形状都在向更长的长度方向发展，高度方向统一在100mm左右，传统的电池芯缠绕方法已不能满足汽车标准动力电池芯的形状要求，而是通过电池芯的层压工艺生产。他说，由于叠片电池的尺寸灵活，不受卷绕针结构的限制，这种叠片生产方法具有很高的电极界面平整度，并将广泛应用于车用标准动力电池领域。包括松下、三星SDI、CATL等在内的国内外领先公司都计划2022年后推出层压技术。然而，蜂巢能源的产品发布表明，它已经突破了层压技术在实际生产和制造过程中面临的瓶颈。

尽管层压工艺在提高动力电池性能方面具有明显优势，但产业链企业面临的现实问题是，由于设备、工艺、制造、效率等方面的瓶颈，层压工艺在实际工业应用中仍面临许多挑战。首当其冲的是层压工艺的生产效率。目前，国内动力叠片机行业的效率一般在每台1-1.2s之间，效率低，每台制造成本高。在动力电池大规模生产制造的背景下，这已成为层压工艺大规模应用的最大障碍。针对这一痛点，蜂巢能源聘请了国内外的深层次层压设备和工艺专家……

o持续投资并解决该领域的关键问题。目前，它已经完成了行业首个45度旋转高速层压的开发和引进，每个工作站的层压效率高达0.6s/pcs。贴合效率超过行业传统贴合设备单工位效率的40%，辅助时间从10秒缩短到7.5秒。同时，蜂窝层压设备开发技术团队也在与国内外优秀的层压设备供应商合作，开发更快的层压设备。截至目前，0.45/s/pcs单站层压速度验证和原型开发已经完成。预计到2023年将实现0.25/s/pcs单站层压设备的开发。

此外，汽车动力电池的使用是与多个电池单元串联和并联的，这对单个电池单元的一致性要求更高，因此需要更严格的工艺控制。对此，蜂窝能源电池生产线在生产线建设、环境控制、工艺关键产品参数控制、工艺工程能力控制、在线SPC控制等方面全面提升控制水平，确保产品质量。杨洪新介绍，“通过工艺技术的升级、对生产工艺的高要求、对生产过程的严格控制，蜂巢能源使层压的技术效率不再是瓶颈，并使首次大规模生产高速层压工艺成为现实。“蜂巢能源启动欧洲建厂计划。蜂巢能源前身为长城汽车动力电池事业部（601633），自2012年开始开展电池芯的预研工作，2018年2月独立成立蜂巢能源，定位为第三方动力电池企业，向国内外车企开放。2019年5月，蜂巢能源装机容量为207.9MWh，环比增长1305%，排名第6。装载量为6078辆，为长城汽车提供了配套设施。此外，蜂巢能源仍在与宝马和PSA进行业务谈判。

在中国的工厂建设方面，已经在中国北方保定建成的PACK生产线现已实现批量生产。位于江苏东部常州的工厂正在建设中，并于2019年底实现SOP。产能规划方面，位于常州金坛的蜂巢能源项目一期计划产能为4GWh，预计2019年10月量产。该项目的第二阶段计划产能为8GWh。同时，还计划与捷为电力成立合资公司，在盐城建设3GWh软组电池项目。基于全球布局理念，蜂巢能源宣布将投资20亿欧元在欧洲建设24GWH大型动力电池工厂、配套正极材料工厂和电池技术中心。蜂巢能源欧洲电池工厂的电池生产采用先进的高速层压技术，具有快速更换类型的能力，并配备了AI智能检测和质量预测、分析等智能系统。园区总用地面积为400英亩（27公顷），厂房采用多层结构。该项目分两期实施，第一期工程于2020年开工，2022年建成投产。根据计划，到2022年，蜂巢能源计划登陆科创板，到2025年，全球工厂建设投资将超过260亿元。到2025年，国内计划产能将达到76GWh，全球产能将达到100GWh。

结论长城汽车董事长魏建军曾公开表示，“从纯电动汽车的电池成本来看，在补贴下降的情况下，我们很难弯道超车。”蜂巢能源可以说开启了魏建军在动力电池领域的“第二次创业”，为创新打下了良好的基础，这家企业应该成为最了解汽车的动力电池专家。

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