蜂巢能源：因有底气，才更开放
无钴电池的“代言人”，在安全和成本控制的道路上越走越深。
2020年，动力电池领域的讨论始终围绕着两大话题：安全和成本。宁德时代与比亚迪的针刺之争，是为安全；刀片电池、CTP等电芯、电池包的新结构，是为成本；特斯拉的电池日，其中一大主题就是成本。
不难看到，技术演变路线、成本控制方法等等，以他们的争论为开始，向着新的方向发展。
但每家企业都有自己坚持的技术，比如比亚迪重新带火磷酸铁锂，宁德时代不弃NCM811，特斯拉采用NCA。他们的坚持一方面将某一项电池技术发扬光大，但同时也限制了新的思维和技术发展的速度。
在竞争胶着的时刻，很高兴能看到一家携新思路和新技术入场，并且发展起来的动力电池企业。它使我们看到动力电池在安全和成本控制上拥有更多的可能性。
它就是本月初在无锡研发中心举办国内首个电池日的蜂巢能源。彼时，蜂巢能源总裁杨红新发布了有别于特斯拉、宁德时代与比亚迪的无钴电池、果冻电池以及相关的安全、成本方案。
这些“黑科技”不是单独作战，而是连成一条线，贯穿电池从材料、电芯到电池包的研发、生产和应用。这也是国内第一家全面展示动力电池科研实力的企业。
车企、用户对动力电池的要求越来越现实，应该会是以后的常态。
在过去的岁月里，为摆脱续航焦虑的难题，动力电池上下游企业推崇高能量密度。但随之导致的是持续的自燃事故，加重消费者对电动汽车的质疑。由此催生出现实一：安全。
据统计，2019年5月至12月国内共发生113起新能源安全事故，电池问题是起火事故占比最大的原因，经分析60%由电池引起。国外，现代、福特、通用、宝马等汽车巨头近两年召回新能源汽车总计高达20万辆 ，原因均指向动力电池，如存在设计缺陷，电芯混入杂质。
车辆自燃、召回，受损的首先就是OEM。连篇累牍的报道，一遍遍加深消费者对它不够安全的印象，OEM的形象将因此一落千丈。他们也将因此承担经济利益上的损失。
OEM格外希求不起火的电池。这也是他们选择配套经验丰富，对电池品质要求严格的电池厂的原因。
具有资金和人才实力的OEM往往会建立从材料到应用的完整研发和测试体系，对外采的电池进行持续的验证，对不合格的电池提出改进建议，强化电池包的抗撞击能力和防火隔热能力。
然而，并非每家车企都能做到如此严格的把控。他们需要电池厂提出一套完善的安全电池解决方案。
OEM始终要将旗下电动汽车推向市场，用安全性可降低或打消消费者的顾虑，另需要车价这一重要元素从电动汽车对手和燃油车手中争来更多的消费者。
降本，是汽车发展过程中永恒的主题。尤其合资和自主推出电动汽车的速度加快，每个细分市场的竞争都开始激烈化。
如今，新能源乘用车市场形成明显区隔，形成高端BEV和经济型BEV两大市场。高端BEV市场变得拥挤，小鹏P7、比亚迪汉EV、广汽Aion LX、特斯拉Model 3等等在短时间内被推出或上市，售价几近重合。经济型BEV侧重经济性，宏光Mini凭借最低2.98万的售价月销量已涨到3万辆。
车价成为车企吸引消费者的一大重要因素。而动力电池的成本占整车的三分之一，是首要被优化的对象。这是现实二：成本。
此时，电池厂若能为车企提供安全且经济的电池解决方案，将能够打破现有格局，进入车企的供应链，更有可能占据最大的供应份额。
目前对已发生的自燃事故追究原因，包括材料配比变化，如NCM811镍过高，钴过低，导致热稳定性下降；电芯混入杂质，致使短路；电池包设计不合理；电池老化或外力导致内短路，但监控不及时，无法做到规避。
可见，电池-车辆-乘客的安全目标，是一个系统性设计问题，关系到动力电池的全生命周期，涉及到正负极材料、电芯、电池包到系统监控。
蜂巢的“冷蜂”热失控系统性解决方案，即是从这四大层次出发围追堵截，目标直指彻底消灭热失控发生的可能性。
正极材料
正极材料上，它开发的无钴材料通过三项关键技术，阳离子掺杂技术、纳米网络包覆技术、单晶化技术，实现耐压更强、结构更稳定，为动力电池带来更长的电芯使用寿命。与NCM811相比，单晶无钴电池的热分解温度、热失控温度和材料可耐过充量均高于811，循环寿命比811提升65%。
两款无钴电池
果冻电池
配合着无钴正极材料的是新电解液材料配方的创新。蜂巢发布了一款“果冻电池”。顾名思义，这是一款果冻状电解质的锂电池。
果冻电池有几大特点，一是怎么虐都不会炸，具有自愈合特点，安全性高；二是电导率6*10⁻³s/cm，虽略低于传统液态电解质，但高于固态电解质；三是耐热温度提高至150 ºC；四是具有普适性，可做成高镍电池、中镍高电压电池、无钴电池等等。由此，它可以在保证电池电性能与安全性能的兼得，在几乎不降低电性能的同时阻止热扩散。
蜂巢能源利用果冻电解质制成了软包和90安时方形电芯，并对样品进行了安全测试。结果显示，在满电针刺测试中，软包电池可实现 “不起火、不冒烟”。方形电池能有效阻止热扩散。
热阻隔电池包
由于当前OEM采用的电芯多为三元体系，大众、宝马等将811装车，在电芯暂时还难以零热失控时，电池包层面对热的防控必不可少。当应用于无钴果冻电池，电池包的防控相当于车辆又多了一层安全冗余，实现多重保障。
蜂巢的热阻隔电池包具有泄压、喷发物控制、降温、报警、隔热等多种措施，实现PACK级的零热失控。
它也对这款电池包做了热失控测试。今年7月和11月，蜂巢测试了长城纯电皮卡和欧拉IQ使用的811电池包。结果显示，电芯发生热失控后，电池包开始冒烟，25分钟后所在模组发生热失控，但是没有蔓延到相邻模组。将热失控控制到单个模组内，车辆只冒烟但不会起火。
蜂巢表示，接下来他们将力求做到单颗电芯失控，但模组不热失控，最终实现没有电芯热失控。
蜂云平台
到此热失控的防控远没有结束。当车辆交到消费者手中后，可能会出现意想不到的情况，如电池的老化、碰撞、密封变型。若消费者能够提前接收到预警，就可以提前维护、更换电池，防患于未然。
对此，蜂巢开发出“蜂云平台”，通过对于超9万辆电动汽车的持续监控，分析数据超过16亿条，具备20多项监控项目。
“蜂云平台”由蜂巢能源与清华大学合作开发，导入了电池内短路预警模型，在电池安全预警的准确率达到90.9%，并可以实现对于内短路提前2个月的预警，充分保障电池系统安全。
或许不少人会对新技术和新产品感到担忧和顾虑重重。对此，蜂巢能源直接发布明确的时间表。无钴电池已开启全球预定，将在明年6月份量产落地。明年7月份，长城第一款搭载无钴电池的电动汽车将会上市，续航600公里。
这是一场赌局，蜂巢能源用新技术及其信心押注了它的名誉，来赢得客户和围观群众的信赖。
推陈出新的企业往往会面对一个问题的质疑，那就是成本。如何将成本控制到与其他电池厂相等或更具优势的水平？
蜂巢给予的回答是，从正极材料、电池包设计、电芯工厂、AI智造四个过程实现电池成本的控制。
材料与电池包设计
通过降低钴含量从材料层面进行降本，和通过结构创新开发无模组矩阵式PACK设计，两种降本方法在过去媒体、分析师对蜂巢能源技术的科普中已经得到了非常祥实的解读。
我们了解到，无钴技术的实现，可使电芯成本下降10-15%，完全摆脱正极材料对钴的依赖。基于无钴电池，蜂巢开发出E平台和H平台，上打NCM811，下与磷酸铁锂拼成本。
到电池包层面，它采用了无模组设计，降低PACK非增值件的重量，在保证安全性的前提下能够做到80%的成组效率，通过集成技术降本。
这次的电池日降本措施重点在于制造成本的改善：电芯工厂内采用叠片工艺和干法涂布工艺，提升产能，同时降低设备等制造费用；AI智造，保障产品质量和一致性，并且可将经验复制用于建设其他电池基地，如欧洲建厂。
叠片工艺
叠片工艺相较卷绕工艺非常适用于大电芯的量产化。当制作500mm大电芯时，0.6s/pcs的叠片效率与卷绕效率相似。随着电芯尺寸的增大，叠片的优势会越来越明显。
蜂巢能源全力投入叠片工艺的研发第一代叠片技术可以实现0.6秒/片的叠片速度，到第二代时速度就可提升到0.45秒/片，第三代时再加快到0.125秒/片。第三代的叠片速度是在600mm L6长电芯下测出来的数据。
从第一代到第二代工艺的改进好处不止在于单片效率的提升。同等产能下，叠片机设备总价就可降低一半，占地面积缩减20%。三代叠片机将于明年6月份在常州工厂二期的第三条产线上投入使用，占地面积减少45%，兼容性远远超过卷绕工艺。
干法涂布工艺
另外，蜂巢200平米的干电极实验室将于2021年1月投入使用。干法涂布工艺，正是被特斯拉广为宣传的降本新工艺。它通过收购Maxwell公司掌握到该工艺。而蜂巢能源表示，它的干法涂布设备、工艺和粘结剂皆为自研。
干法涂布工艺的好处，一在于能量密度的大幅提升，电极厚度可做到现在的10倍；二在于占地面积的缩减，减少涂料搅拌设备，省掉干燥和压缩的设备据了解可以减少55%的占地空间。
综合叠片工艺和干法涂布工艺，蜂巢能源可将单线产从2021年每分钟15只电芯的生产速度提升到2025年60只电芯的速度。结合整合技术和集成技术，电芯生产工艺从如今的12道工序将会降低到6~7个工序，每GWH的设备投入可以实现明显的降低。
最终，它能够通过工艺和设备变革，不仅实现单线产能的提升，同时可降低30.22%以上的制造费用。
AI智造
对蜂巢能源而言，电芯生产最持续、最大规模的变革是AI智造。通过引入AI+容量预测、AI智能焊接技术、AI自放电检出三大AI技术，它不仅可以提高电芯品质，而且还可将经验复制用于电池厂的扩建。
简单来讲，AI+容量预测是为了取消分容，通过读取生产过程中的数据，建立预测模型，对电池容量进行测算，保证电芯的一致性。目前，它的容量模型预测的准确度已经达到了98%以上，且还在持续提升中。
AI智能焊接技术可自动标定数据，实时预测焊接位置，实现在线不破坏性100%的全检。AI自放电检出用来检测电压和漏电流，使用大数据做AI分析，动态地预测电池状态。
常州的AI工厂指导后来的工程师以及其他地区的工厂建设，减少试错成本，加快调试和投产步伐。蜂巢已宣布将在德国建设两座工厂，它们将作为AI工厂的代表在欧洲落地。
当一家电池厂可从安全和成本两方面来满足车企对动力电池的主需求，拿下多家定点，它将改变现有的电池格局。
今年9月和10月，蜂巢能源的装机量连续进入TOP10排行榜单，背后一大支持就是长城汽车。
根据中汽协的销量数据，今年前10个月新能源汽车品牌TOP10排名中，欧拉位列第七位。到11月份，欧拉重磅车型好猫上市，据欧拉品牌的估计，好猫的销售目标保守是一个月5000辆。大概率上欧拉明年会完成10万辆的销量目标。
以单车50kWh的电池容量计算，10万辆的欧拉对应需求5GWh的动力电池需求。它的稳定发挥，至少帮助蜂巢能源稳住步伐。
除了欧拉的配套量外，蜂巢能源不断开拓外部客户，并且已见成效。蜂巢能源透露，它已经拿下多家国内外定点客户，包括法系最大的车企。
足够的外销也是蜂巢IPO的前提。它计划到2022年外销比例超过50%，2025年目标出货量突破40GWh。
为了保障供货，蜂巢大幅在国内外扩建产能。在国内，蜂巢能源的常州二期工厂已经启动，预计2021年有效产能将达6.91GWh，目标要进入国内TOP3。在海外，蜂巢能源累计投资20亿欧元建设工厂，设计总产能24GWh，日前蜂巢能源官宣确定在德国萨尔州建设模组PACK工厂和电芯模组工厂，前者最早2022年Q2投产，后者计划2023年底投产。
常州工厂一期已建成4GWh产能，EV和PHEV三条产线都已经全线贯通，质量总合格率已经达到了93.5%。目前，它给长城汽车以及一些外部客户供货。
从2019年7月正式对外发声，到今年年底的电池日，蜂巢能源将自己的全貌一步步地展示给客户、消费者。这一开放的姿态或许正诠释了它对自家技术的自信。
而要延续这份自信，它需要持续不断地探索锂电池新技术。以无锡118 全球锂电创新中心为平台，它还在进行包括全固态电池、胶囊电池、自消气电池、混合正极材料等技术和产品的前期开发。未来，我们将一次次地见证这些新技术的开发成果。
新技术的探索，也进一步说明蜂巢的思路很清晰：国内TOP3只是一个短期目标，是一个开始，更重要的是未来的国际市场。