动力电池“四座大山” 呼唤开启“叠时代”

安全、续航、寿命、价格，是电动车对抗传统燃油车必须跨越的“四座大山”。而这“四座大山”与作为电动汽车“心脏”的动力电池直接相关。在续航能力的提升上，包括合资品牌、自主品牌、新势力在内的车企都在聚焦续航里程450km及以上的产品。这也给动力电池供应商带来了很大的压力。对此，电池企业一方面加快比能量更高的高镍电池的产品研发、测试和产业化应用，另一方面通过推动电池的大容量、大尺寸，结合轻量化、无模块化的结构设计和简化的电气设计，提高系统级能量密度。

在安全性能的保障上，电动汽车在完成了从0到1之后，正在进入全面市场化的征程，而在这个过程中，安全永远是高悬在顶端的达摩克利斯之剑。2018年以来，电动汽车起火事故骤增，据不完全统计，80%以上是电池热失控导致，引发行业从材料体系选择、电池设计、系统保护等方面进行追溯和反思。对于电池企业来说，如何通过材料选择与控制、电芯级规格选择与设计、工艺创新、制造质量控制来保证电池安全，是目前的“重中之重”。在电动汽车的生命周期中，用户最关心的是动力电池的使用寿命。按照主流车企的规划，质保期正从8年16万公里逐步演进到10年甚至更长时间的50万公里，这对动力电池的寿命提出了更高的要求。价格维度上，动力电池成本占电动车成本近50%。对此，车企给出了明确的方向。2020年电池系统成本将达到100美元/千瓦时，2025年将达到80美元/千瓦时以下。在这个目标下，动力电池企业正被迫通过多维度的方法完成降本高压。安全、续航、使用寿命、价格，要想超越这“四座大山”，车企和动力电池供应商最重要的是通过电池环节的技术攻关和产品升级，快速提升产品性能，让电动车与传统燃油车实现正面PK。其中，动力电池制造工艺的升级是至关重要的一环。一个必须正视的现实是，时至今日，动力电池的主流生产工艺，无论是特斯拉和松下主导的圆柱形路线，还是三星和CATL主导的方形路线，都还在沿袭数字锂电池时代的卷绕式制造工艺。不可否认的是，基于多年的技术沉淀和积累，卷绕工艺在生产设备、工艺、效率、成本等方面具有明显优势，但在车用级动力电池标准化、大容量、大尺寸的需求趋势下，卷绕工艺已经开始“力不从心”。一方面，卷绕过程下的电池内部结构不均匀，电池在充放电过程中的反应程度和内部速率不均匀，不仅难以将电池做大、做厚，还存在变形问题。至于能量密度的提高，硅基负极引入时容易膨胀，卷绕极群中最里面的极片容易断裂，限制了硅材料的加入量，对能量密度的提高作用有限，同时存在很大的安全隐患，影响电池的使用寿命。在此背景下，叠片技术具有内阻低、能量密度高、高倍率放电容量大、不易变形等综合优势，成为行业下一步发展的必然趋势。根据本发明的叠片工艺，卷芯可以实现灵活的尺寸，不受卷针结构的限制，通过叠片生产，极片的界面平整度高，因此将广泛应用于汽车级动力电池领域……未来。

数据显示，与传统卷绕工艺电池相比，叠层电池角部空间利用率更高，能量密度可提高5%。在整个生命周期中变形和膨胀较低，循环寿命提高10%以上；边缘结构更简单，结构适应性更好，电池安全性更高。虽然叠片技术在提升动力电池性能方面优势明显，但产业链企业面临的现实问题是，由于设备、技术、制造、效率等瓶颈，叠片技术在实际工业应用中仍面临诸多问题，这也成为动力电池行业发展的障碍。以层压设备为例，它面临三个困难。第一，设备效率慢。目前覆膜机行业的效率一般是0.8秒/片。二是折叠过程中的对齐精度不高，影响电池的最终性能。三是生产线连续自动化程度低。对于动力电池企业来说，谁能在层压工艺上占得先机，就意味着谁能在产业发展的洪流中脱颖而出。据了解，松下、三星SDI、CATL等行业的头部企业都有在2022年后引入层压技术的计划。作为长城控股旗下的新能源业务板块，蜂巢能源在全球范围内率先将高速层压技术应用于方形电池，引领动力电池行业从传统的“滚动时代”进入面向未来的“重叠时代”。

7月9日，蜂巢能源将在河北保定举办主题为“引领叠前时代，守护核心安全”的叠前战略规划暨产品发布会，将向行业发布一系列基于高速叠片技术的动力电池产品。在动力电池领域，蜂巢能源从成立之初就有明确的目标，用方形电池的高速层压工艺和车辆法规的开发标准作为动力电池。在全球率先将高速层压工艺创新应用于方形铝壳电池。在层压工艺效率方面，据了解，蜂窝一期生产线已升级至单工位0.6S，二期可实现0.45S的高速层压，单工位0.25s的超高速层压工艺正在研发中，研发成功后将超越缠绕工艺效率。此外，在7月10日举行的首届国际电动汽车安全技术创新大会上，蜂巢能源还将发布《中国高速动力叠片电池发展白皮书》，从以下几个方面介绍叠片技术的近期进展和未来趋势:锂电池生产技术和设备的发展、卷绕和叠片的工艺差异和质量控制、重叠时代技术和设备的发展路径、重叠时代电池的性能优势和安全性提升。安全、续航、寿命、价格，是电动车对抗传统燃油车必须跨越的“四座大山”。而这“四座大山”与作为电动汽车“心脏”的动力电池直接相关。在续航能力的提升上，包括合资品牌、自主品牌、新势力在内的车企都在聚焦续航里程450km及以上的产品。这也给动力电池供应商带来了很大的压力。对此，电池企业一方面加快比能量更高的高镍电池的产品研发、测试和产业化应用，另一方面通过推动电池的大容量、大尺寸，结合轻量化、无模块化的结构设计和简化的电气设计，提高系统级能量密度。

在安全性能的保障上，电动汽车在完成了从0到1之后，正在进入全面市场化的征程，而在这个过程中，安全永远是高悬在顶端的达摩克利斯之剑。2018年以来，电动汽车起火事故骤增，据不完全统计，80%以上是电池热失控导致，引发行业从材料体系选择、电池设计、系统保护等方面进行追溯和反思。对于电池企业来说，如何通过材料来保证电池安全……检测和控制、电池级规格选择和设计、工艺创新和制造质量控制是当前的“重中之重”。在电动汽车的生命周期中，用户最关心的是动力电池的使用寿命。按照主流车企的规划，质保期正从8年16万公里逐步演进到10年甚至更长时间的50万公里，这对动力电池的寿命提出了更高的要求。价格维度上，动力电池成本占电动车成本近50%。对此，车企给出了明确的方向。2020年电池系统成本将达到100美元/千瓦时，2025年将达到80美元/千瓦时以下。在这个目标下，动力电池企业正被迫通过多维度的方法完成降本高压。安全、续航、使用寿命、价格，要想超越这“四座大山”，车企和动力电池供应商最重要的是通过电池环节的技术攻关和产品升级，快速提升产品性能，让电动车与传统燃油车实现正面PK。其中，动力电池制造工艺的升级是至关重要的一环。一个必须正视的现实是，时至今日，动力电池的主流生产工艺，无论是特斯拉和松下主导的圆柱形路线，还是三星和CATL主导的方形路线，都还在沿袭数字锂电池时代的卷绕式制造工艺。不可否认的是，基于多年的技术沉淀和积累，卷绕工艺在生产设备、工艺、效率和成本上具有明显的优势，但在车用级动力电池标准化、大容量、大尺寸的需求趋势下，卷绕工艺已经开始“力不从心”。一方面，卷绕过程下的电池内部结构不均匀，电池在充放电过程中的反应程度和内部速率不均匀，不仅难以将电池做大、做厚，还存在变形问题。至于能量密度的提高，硅基负极引入时容易膨胀，卷绕极群中最里面的极片容易断裂，限制了硅材料的加入量，对能量密度的提高作用有限，同时存在很大的安全隐患，影响电池的使用寿命。在此背景下，叠片技术具有内阻低、能量密度高、高倍率放电容量大、不易变形等综合优势，成为行业下一步发展的必然趋势。根据叠片工艺，卷芯可以实现尺寸灵活，不受卷针结构限制，叠片生产，极片界面平整度高，未来将广泛应用于车用级动力电池领域。

数据显示，与传统卷绕工艺电池相比，叠层电池角部空间利用率更高，能量密度可提高5%。在整个生命周期中变形和膨胀较低，循环寿命提高10%以上；边缘结构更简单，结构适应性更好，电池安全性更高。虽然叠片技术在提升动力电池性能方面优势明显，但产业链企业面临的现实问题是，由于设备、技术、制造、效率的瓶颈，叠片技术在实际工业应用中仍面临诸多问题，这也成为动力电池行业发展的障碍。以层压设备为例，它面临三个困难。第一，设备效率慢。目前覆膜机行业的效率一般是0.8秒/片。二是折叠过程中的对齐精度不高，影响电池的最终性能。三是生产线连续自动化程度低。对于动力电池企业来说，谁能在层压工艺上占得先机，就意味着谁能在产业发展的洪流中脱颖而出。据了解，松下、三星SDI、CATL等行业的头部企业都有在2022年后引入层压技术的计划。作为长城控股旗下的新能源业务板块，蜂巢能源在全球范围内率先将高速层压技术应用于方形电池，引领动力电池行业从传统的“滚动时代”进入面向未来的“重叠时代”。

7月9日，蜂巢能源将在河北保定举办主题为“引领叠前时代，守护核心安全”的叠前战略规划暨产品发布会，将向行业发布一系列基于高速叠片技术的动力电池产品。在动力电池领域，蜂巢能源从成立之初就有明确的目标，用方形电池的高速层压工艺和车辆法规的开发标准作为动力电池。在全球率先将高速层压工艺创新应用于方形铝壳电池。在层压工艺效率方面，据了解，蜂窝一期生产线已升级至单工位0.6S，二期可实现0.45S的高速层压，单工位0.25s的超高速层压工艺正在研发中，研发成功后将超越缠绕工艺效率。此外，在7月10日举行的首届国际电动汽车安全技术创新大会上，蜂巢能源还将发布《中国高速动力叠片电池发展白皮书》，从以下几个方面介绍叠片技术的近期进展和未来趋势:锂电池生产技术和设备的发展、卷绕和叠片的工艺差异和质量控制、重叠时代技术和设备的发展路径、重叠时代电池的性能优势和安全性提升。

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